Человекомашинный интерфейс HMI 06 02 2018 1

Человекомашинный интерфейс (HMI) 06. 02. 2018 1

Актуальность проблемы создания пользовательского интерфейса n 06. 02. 2018 Важность грамотного проектирования и реализации пользовательского интерфейса осознана ведущими фирмами производителями программного обеспечения уже давно. Об этом говорит тот факт, что проектирование пользовательского интерфейса рассматривается ими как отдельный процесс в рамках жизненного цикла любого программного продукта. Причем и сам этот процесс, и качество создаваемого интерфейса регламентируются целым рядом соответствующих стандартов. 2

ПОНЯТИЕ ПОЛЬЗОВАТЕЛЬСКОГО ИНТЕРФЕЙСА И ТРЕБОВАНИЯ К НЕМУ 06. 02. 2018 3

n 06. 02. 2018 ИНТЕРФЕЙС ПОЛЬЗОВАТЕЛЯ: МОСТ МЕЖДУ ЧЕЛОВЕКОМ И КОМПЬЮТЕРОМ 4

ИНТЕРФЕЙС ПОЛЬЗОВАТЕЛЯ: МОСТ МЕЖДУ ЧЕЛОВЕКОМ И КОМПЬЮТЕРОМ n 06. 02. 2018 Пользовательский интерфейс — это совокупность информационной модели проблемной области, средств и способов взаимодействия пользователя с информационной моделью, а также компонентов, обеспечивающих формирование информационной модели в процессе работы программной системы. 5

n 06. 02. 2018 Под информационной моделью понимается условное представление проблемной области, формируемое с помощью компьютерных (визуальных и звуковых) объектов, отражающих состав и взаимодействие реальных компонентов проблемной области. 6

n Качество пользовательского интерфейса является самостоятельной характеристикой программного продукта, сопоставимо по значимости с такими его показателями, как надежность и эффективность использования вычислительных ресурсов. 06. 02. 2018 7

Важное следствие: разработчик приложения должен знать, что такое хороший интерфейс, и как его построить. 06. 02. 2018 8

n Создание качественного интерфейса требует значительно большего, чем просто соблюдение некоторых инструкций. Оно предполагает реализацию принципа «интересы пользователя превыше всего» и соответствующую методологию разработки всего программного продукта. 06. 02. 2018 Основное достоинство хорошего интерфейса пользователя заключается в том, что пользователь всегда чувствует, что он управляет программным обеспечением, а не программное обеспечение управляет им. 9

n Для создания у пользователя ощущения «внутренней свободы» интерфейс должен обладать целым рядом определённых свойств. 06. 02. 2018 10

Свойства пользовательского интерфейса n n n n ЕСТЕСТВЕННОСТЬ ИНТЕРФЕЙСА СОГЛАСОВАННОСТЬ ИНТЕРФЕЙСА ДРУЖЕСТВЕННОСТЬ ИНТЕРФЕЙСА (ПРИНЦИП «ПРОЩЕНИЯ» ПОЛЬЗОВАТЕЛЯ) ПРИНЦИП «ОБРАТНОЙ СВЯЗИ» ПРОСТОТА ИНТЕРФЕЙСА ГИБКОСТЬ ИНТЕРФЕЙСА ЭСТЕТИЧЕСКАЯ ПРИВЛЕКАТЕЛЬНОСТЬ 06. 02. 2018 11

ЕСТЕСТВЕННОСТЬ ИНТЕРФЕЙСА n Естественный интерфейс — такой, который не вынуждает пользователя существенно изменять привычные для него способы решения задачи. Это, в частности, означает, что сообщения и результаты, выдаваемые приложением, не должны требовать дополнительных пояснений. Целесообразно также сохранить систему обозначений и терминологию, используемые в данной предметной области. 06. 02. 2018 12

СОГЛАСОВАННОСТЬ ИНТЕРФЕЙСА n Согласованность позволяет пользователям переносить имеющиеся знания на новые задания, осваивать новые аспекты быстрее, и благодаря этому фокусировать внимание на решаемой задаче, а не тратить время на уяснение различий в использо вании тех или иных элементов управления, команд и т. д. Обеспечивая преемственность полученных ранее знаний и навыков, согласованность делает интерфейс узнаваемым и предсказуемым. Согласованность в пределах продукта Согласованность в пределах рабочей среды Согласованность в использовании метафор 06. 02. 2018 13

ДРУЖЕСТВЕННОСТЬ ИНТЕРФЕЙСА n 06. 02. 2018 Эффективный интерфейс должен позволять предотвращать ситуации, которые, вероятно закончатся ошибками. Он также должен уметь адаптироваться к потенциальным ошибкам пользователя и облегчать ему процесс устранения последствий таких ошибок. 14

ПРИНЦИП «ОБРАТНОЙ СВЯЗИ» n n Всегда обеспечивайте обратную связь для действий пользователя. Каждое действие пользователя должно получать визуальное, а иногда и звуковое подтверждение того, что программное обеспечение восприняло введенную команду; при этом вид реакции, по возможности, должен учитывать природу выполненного действия. Ничто так не смущает не очень опытного пользователя, как заблокированный экран, который никак не реагирует на его действия. Типичный пользователь способен вытерпеть только несколько секунд ожидания ответной реакции от своего электронного «собеседника» . 06. 02. 2018 15

ПРОСТОТА ИНТЕРФЕЙСА n 06. 02. 2018 Интерфейс должен быть простым. При этом имеется в виду не упрощенчество, а обеспечение легкости в его изучении и в использовании. Кроме того, он должен предоставлять доступ ко всему перечню функциональных возможностей, предусмотренных данным приложением. Реализация доступа к широким функциональным возможностям и обеспечение простоты работы противоречат другу. Разработка эффективного интерфейса призвана сбалансировать эти цели. 16

ГИБКОСТЬ ИНТЕРФЕЙСА n Гибкость интерфейса — это его способность учитывать уровень подготовки и производительность труда пользователя. Гибкость предполагает возможность изменения структуры диалога и/или входных данных. Концепция гибкого (адаптивного) интерфейса в настоящее время является одной из основных областей исследования взаимодействия человека и ЭВМ. Основная проблема состоит не в том, как организовать изменения в диалоге, а в том, какие признаки нужно использовать для определения необходимости внесения изменений и их сути. 06. 02. 2018 17

ЭСТЕТИЧЕСКАЯ ПРИВЛЕКАТЕЛЬНОСТЬ n n 06. 02. 2018 Корректное визуальное представление используемых объектов обеспечивает передачу весьма важной дополнительной информации о поведении и взаимодействии различных объектов. Следует формировать на экране среду, которая не только содействовала бы пониманию пользователем представленной информации, но и позволяла бы сосредоточиться на наиболее важных ее аспектах. 18

Качество интерфейса n n Время, необходимое определенному пользователю для достижения заданного уровня знаний и навыков по работе с приложением (например, непрофессиональный пользователь должен освоить команды работы с файлами не более чем за 4 часа). 2. Сохранение полученных рабочих навыков по истечении некоторого времени (например, после недельного перерыва пользователь должен выполнить определен ную последовательность операций за заданное время). 3. Скорость решения задачи с помощью данного приложения; при этом должно оцениваться не быстродействие системы и не скорость ввода данных с клавиатуры, а время, необходимое для достижения цели решаемой задачи. Исходя из этого, критерий оценки по данному показателю может быть сформулирован, например, так: пользователь должен обработать за час не менее 20 документов с ошибкой не более 1%. 4. Субъективная удовлетворенность пользователя при работе с системой (которая количественно может быть выражена в процентах или оценкой по n бальной шкале). 06. 02. 2018 19

Правила проектирования интерфейса Правило 1. Дайте контроль пользователю. Правило 2. Уменьшите нагрузку на память пользователя. Правило 3. Сделайте интерфейс совместимым 06. 02. 2018 20

Основные правила, соблюдение которых позволяет рассчитывать на создание эффективного пользовательского интерфейса. Интерфейс пользователя необходимо проектировать и разрабатывать как отдельный компонент создаваемого приложения. • Необходимо учитывать возможности и особенности аппаратно программных средств, на базе которых реализуется интерфейс. • Целесообразно учитывать особенности и традиции той предметной области, к которой относится создаваемое приложение. • Процесс разработки интерфейса должен носить итерационный характер, его обязательным элементом должно быть согласование полученных результатов с потенциальным пользователем. • Средства и методы реализации интерфейса должны обеспечивать возможность его адаптации к потребностям и характеристикам пользователя. • 06. 02. 2018 21

2. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПОЛЬЗОВАТЕЛЬСК ОГО ИНТЕРФЕЙСА 06. 02. 2018 22

ПРОЕКТИРОВАНИЕ n n n Эта часть процесса разработки включает не только определение цели и характеристик приложения, но и понимание того, кто является его потенциальными пользователями — их задачи, намерения, цели. Продумайте структуру приложения и метафоры, которые могут быть применены при ее реализации. Представьте проект разработки в письменной форме; это не только обеспечивает важную контрольную точку в процессе создания приложения и средство взаимодействия с пользователями, но часто помогает сделать проект более конкретным и выявить нерешенные вопросы. 06. 02. 2018 23

Стадии проектирования n n n 06. 02. 2018 ПРОТОТИПИРОВАНИЕ ИСПЫТАНИЕ ПРОГРАММНОГО ПРОДУКТА ПОВТОРНОЕ ВЫПОЛНЕНИЕ ЭТАПОВ РАЗРАБОТКИ ОЦЕНКУ ПОТРЕБИТЕЛЬСКИХ СВОЙСТВ ПРИЛОЖЕНИЯ В ПРОЦЕССЕ РАЗРАБОТКИ РАЗРАБОТКУ ТЕХНОЛОГИИ ПРОВЕДЕНИЯ ИСПЫТАНИЙ ПОТРЕБИТЕЛЬСКИХ СВОЙСТВ ПРИЛОЖЕНИЯ АЛЬТЕРНАТИВНЫЙ ПОДХОД К ПРОВЕДЕНИЮ ИСПЫТАНИЙ ПРИЛОЖЕНИЯ 24

ПРОТОТИПИРОВАНИЕ n n Прототип играет важную роль по многим причинам. Во первых, он предоставляет хорошую возможность для обсуждения создаваемого приложения как внутри группы разработчиков, так и с потенциальными пользователями. Во вторых, он может помочь вам определить характер потока заданий и лучше представить себе то, чем вы, собственно, занимаетесь. Это особенно полезно в начале процесса разработки. Форма представления прототипа зависит от цели разработки. Действующие прототипы обычно наиболее полно позволяют оценить качество механизма взаимодействия пользователя с разрабатываемым приложением, т. е. качество интерфейса. 06. 02. 2018 25

ИСПЫТАНИЕ ПРОГРАММНОГО ПРОДУКТА n Предполагается достаточно активное привлечение пользователя к процессу разработки. Совместное с потенциальным пользователем испытание создаваемого приложения обеспечивает получение весьма ценной дополнительной информации и является, как правило, залогом последующей успешной реализации продукта. Необходимо подчеркнуть, что испытание программного продукта принципиально отличается от его отладки. 06. 02. 2018 26

n n Первое и наиболее важное отличие обусловлено различными целями этих двух процессов: отладка имеет целью выявление дефектов (ошибок) программирования, в то время как в ходе испытаний вы оцениваете, насколько полно разработанное приложения (в частности, его интерфейс) отвечает потребностям и ожиданиям пользователя. Конечно, имеющиеся программные ошибки могут иногда повлиять на качество интерфейса, но это скорее исключение, чем правило. Второе принципиальное отличие состоит в том, что отладку выполняет непосредственно его разработчик, а основным действующим лицом при проведении испытаний является потенциальный пользователь (заказчик). Благодаря этому в ходе испытаний могут быть выявлены не только технические погрешности, но и концептуальные проблемы в предлагаемом продукте. 06. 02. 2018 27

ПОВТОРНОЕ ВЫПОЛНЕНИЕ ЭТАПОВ РАЗРАБОТКИ n Поскольку испытания часто обнаруживают те или иные слабости проекта, или, по крайней мере, обеспечивают получение дополнительной информации, которую вы захотите использовать, почти всегда оказывается необходимым возврат к одному из предыдущих этапов разработки (а иногда и в начальную точку) и проведение повторных испытаний. Так может продолжаться до тех пор, пока и разработчик, и потенциальные пользователи не будут полностью удовлетворены полученными результатами. 06. 02. 2018 28

Кроме того, проектирование предполагает n n n ОЦЕНКУ ПОТРЕБИТЕЛЬСКИХ СВОЙСТВ ПРИЛОЖЕНИЯ В ПРОЦЕССЕ РАЗРАБОТКИ РАЗРАБОТКУ ТЕХНОЛОГИИ ПРОВЕДЕНИЯ ИСПЫТАНИЙ ПОТРЕБИТЕЛЬСКИХ СВОЙСТВ ПРИЛОЖЕНИЯ АЛЬТЕРНАТИВНЫЙ ПОДХОД К ПРОВЕДЕНИЮ ИСПЫТАНИЙ ПРИЛОЖЕНИЯ 06. 02. 2018 29

При проектировании пользовательского интерфейса необходимо определить: • структуру диалога; • возможный сценарий развития диалога; • содержание управляющих сообщений и данных, которыми могут обмениваться человек и приложение (семантику сообщений); • визуальные атрибуты отображаемой информации (синтаксис сообщений). 06. 02. 2018 30

ВЫБОР СТРУКТУРЫ ДИАЛОГА n n 06. 02. 2018 ДИАЛОГ ТИПА «ВОПРОС ОТВЕТ» ДИАЛОГ НА ОСНОВЕ МЕНЮ ДИАЛОГ НА ОСНОВЕ ЭКРАННЫХ ФОРМ ДИАЛОГ НА ОСНОВЕ КОМАНДНОГО ЯЗЫКА 31

ДИАЛОГ ТИПА «ВОПРОС ОТВЕТ» n n Структура диалога типа «вопрос ответ» (Q&A) основана на аналогии с обычным интервью. С появлением графического интерфейса структура «вопрос ответ» несколько устарела, тем не менее у нее имеются определенные достоинства. Эта структура может удовлетворить требования различных пользователей и типов данных. В частности, такая структура особенно уместна при реализации диалога с множеством «ответвлений» , т. е. в тех случаях, когда на каждый вопрос предусматривается большое число ответов, каждый из которых влияет на то, какой вопрос будет задан следующим. 06. 02. 2018 32

ДИАЛОГ НА ОСНОВЕ МЕНЮ Существует несколько основных форматов представления меню на экране: n • список объектов, выбираемых прямым указанием, либо указанием номера (или мнемонического кода); n • меню в виде блока данных; n • меню в виде строки данных; n • меню в виде пиктограмм. n Меню — это наиболее удобная структура диалога для неподготовленных пользователей; жесткая очередность открытия и иерархическая вложенность меню может вызывать раздражение профессионала, замедлять его работу. 06. 02. 2018 33

ДИАЛОГ НА ОСНОВЕ ЭКРАННЫХ ФОРМ n n Диалог на основе экранных форм допускает обработку на одном шаге диалога нескольких ответов. На практике формы используются в основном там, где учет какой либо деятельности требует ввода достаточно стандартного набора данных. Одним из типов заполнения форм являются также многовариантные меню. В таких меню пользователю предоставляется список вариантов и он не ограничен возможностью единственного выбора; можно указать несколько вариантов. 06. 02. 2018 34

ДИАЛОГ НА ОСНОВЕ КОМАНДНОГО ЯЗЫКА диалог на базе команд Подобно меню, n n n 06. 02. 2018 удобен для ввода управляющих сообщений, однако он обеспечивает более широкие возможности выбора в любой точке диалога и не требует иерархической организации обслуживающих его программ. Структура на базе командного языка не отличается хорошей поддержкой пользователя и пригодна в основном для подготовленных специалистов. (В промышленных системах применяется очень ограниченно) 35

«Таблицы выбора» формы диалога Критерии Цель: Запрос Вычисления Сложный выбор ввод данных (большой объем) Тип диалога Выбор пользова теля меню + + Время обучения: очень малое менее 1 дня более 1 дня + + + Тип пользователя: Программист Непрограммист Имеет опыт работы нет опыта работы вопрос — ответ + + заполнение экранных форм + + + + + язык команд + + * ** + + Результат оценки 06. 02. 2018 36

РАЗРАБОТКА СЦЕНАРИЯ ДИАЛОГА Целями разработки сценария диалога являются: n • выявление и устранение возможных тупиковых ситуаций в ходе развития диалога; n • выбор рациональных путей перехода из одного состояния диалога в другое (из текущего в требуемое); n • выявление неоднозначных ситуаций, требующих оказания дополнительной помощи пользователю. 06. 02. 2018 37

Сложность разработки сценария определяется в основном двумя факторами: n функциональными возможностями создаваемого приложения (т. е. числом и сложностью реализуемых функций обработки информации) и степенью неопределенности возможных действий пользователя. n В свою очередь, степень неопределенности действий пользователя зависит от выбранной структуры диалога. Наибольшей детерминированностью обладает диалог на основе меню, наименьшей — диалог типа «вопрос ответ» , управляемый пользователем. 06. 02. 2018 38

n n n ТЕМП ВЕДЕНИЯ ДИАЛОГА Имеющиеся результаты исследований позволили выработать следующие рекомендации по допустимому времени ответа интерактивной системы: 0, 1. . . 0, 2 с — для подтверждения физических действий (нажатие клавиши, работа со световым пером, «мышью» ); 0, 5. . . 1, 0 с — для ответа на простые команды (например, от момента ввода команды, выбора альтернативы из меню до появления нового изображения на экране); 1. . . 2 с — при ведении связного диалога (когда пользователь воспринимает серию взаимосвязанных вопросов как одну порцию информации для формирования одного или нескольких ответов, задержка между следующими друг за другом вопросами не должна превышать указанную длительность); 2. . . 4 с — для ответа на сложный запрос, состоящий в заполнении некоторой формы. Если задержка не влияет на другую работу пользователя, связанную с первой, могут быть приемлемы задержки до 10 с; более 10 с — при работе в мультизадачном режиме, когда пользователь воспринимает данную задачу как фоновый процесс. Принято считать, что если пользователь не получает ответ в течение 20 с, то это не интерактивная систе ма. 06. 02. 2018 39

n n n ВИЗУАЛЬНЫЕ АТРИБУТЫ ОТОБРАЖАЕМОЙ ИНФОРМАЦИИ К визуальным атрибутам отображаемой информации относятся: • взаимное расположение и размер отображаемых объектов; • цветовая палитра; • средства привлечения внимания пользователя. Проектирование размещения данных на экране предполагает выполнение следующих действий: 1) Определение состава информации, которая должна появляться на экране; 2) Выбор формата представления этой информации; 3) Определение взаимного расположения данных (или объектов) на экране; 4) Выбор средств привлечения внимания пользователя; 5) Разработка макета размещения данных на экране; 6) Оценка эффективности размещения информации. Процесс проектирования повторяется до тех пор, пока разработчик и потенциальные пользователи не будут удовлетворены. 06. 02. 2018 40

ПРОЕКТИРОВАНИЕ ГРАФИЧЕСКОГО ПОЛЬЗОВАТЕЛЬСКОГО ИНТЕРФЕЙСА 06. 02. 2018 41

ОСОБЕННОСТИ ГРАФИЧЕСКОГО ИНТЕРФЕЙСА В основу разработки практически любого графического пользовательского интерфейса (GUI — Graphical User Interface) положены три метафоры: «рабочий стол» , «работаешь с тем, что видишь» , «видишь, что получил» . Метафора «рабочий стол» , в частности, означает следующее. n Для человека, сидящего за рабочим столом, доступны как определенные источники информации, так и средства обработки этой информации. При этом на рабочем столе могут находиться документы, представленные в различной форме: текст, таблицы, графики, рисунки и т. д. , относящиеся либо к различным задачам, либо к разным аспектам одной и той же задачи. В любом случае человек имеет возможность просмотреть любой из этих документов, сделать пометки или выборку из них, сравнить содержащиеся в них данные. n Другие особенности: прямое манипулирование: многооконность. n 06. 02. 2018 42

ОБЪЕКТНЫЙ ПОДХОД К ПРОЕКТИРОВАНИЮ ИНТЕРФЕЙСА n n 06. 02. 2018 КОНЦЕПЦИЯ ИНТЕРФЕЙСА, УПРАВЛЯЕМОГО ДАННЫМИ -Разработка, управляемая данными ОБЪЕКТЫ И ОТНОШЕНИЯ МЕЖДУ НИМИ - Свойства объектов. - Операции над объектами. - Связь (отношения) между объектами. 43

n n n ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ПОЛЬЗОВАТЕЛЯ С ПРИЛОЖЕНИЕМ НАВИГАЦИЯ - с помощью кнопок и клавиш ВЫБОР - предполагает прямое указание пользователем идентифицируемого объекта. Этот механизм известен как явный выбор. Если объект выбран, пользователь может определить действие для него. Операция выбора может относиться как к единственному объекту, так и к множеству объектов. Соответственно различают единичный и множественный выбор. Множественный выбор может быть непрерывным (известен также как выбор области), когда операция выбора выполняется для группы расположенных рядом объектов, либо раздельным, когда выбор содержит группу объектов, которые пространственно или логически разнесены. 06. 02. 2018 44

Четыре этапа разработки пользовательского интерфейса Сбор и анализ информации от пользователей. Разработка пользовательского интерфейса. Построение пользовательского интерфейса. Подтверждение качества созданного интерфейса. 06. 02. 2018 45

06. 02. 2018 46

06. 02. 2018 47

Третий этап: построение пользовательского интерфейса 06. 02. 2018 48

4 этап: Подтверждение качества созданного интерфейса. 06. 02. 2018 49

Конец 06. 02. 2018 50

Четвёртый этап: подтверждение качества интерфейса 06. 02. 2018 51