基于人因?qū)W的裝備維修IETM人機(jī)界面設(shè)計(jì)研究

　　裝備維修交互式電子技術(shù)手冊(cè)（InteractiveElectronicTechnicalManual,IETM）是用于武器系統(tǒng)或軍用及商用設(shè)備診斷和維修的信息數(shù)據(jù)包，其實(shí)質(zhì)是給裝備維修或操作人員提供技術(shù)信息的數(shù)字化技術(shù)手冊(cè)。很長(zhǎng)一段時(shí)間以來(lái)，由于受傳統(tǒng)的“功能為主”觀念影響，人們?cè)谠u(píng)價(jià)應(yīng)用軟件質(zhì)量好壞的*標(biāo)準(zhǔn)，就是看它是否具有強(qiáng)大的功能，是否能夠滿足用戶的需求，而人機(jī)界面的設(shè)計(jì)則往往不為軟件開發(fā)人員所重視，裝備維修IETM也面臨著同樣的問(wèn)題。*，人通過(guò)對(duì)裝備技術(shù)信息的學(xué)習(xí)和理解，才會(huì)熟悉和駕馭裝備。在這種意義上，技術(shù)手冊(cè)已成為實(shí)現(xiàn)人與裝備有機(jī)結(jié)合的紐帶。技術(shù)手冊(cè)zui初是以紙質(zhì)為存儲(chǔ)介質(zhì)。信息化時(shí)代的到來(lái)，不僅使裝備的各種技術(shù)數(shù)據(jù)大量增加，而且要求裝備的技術(shù)信息必須滿足快速查找使用、遠(yuǎn)距離的要求。因此，以紙張為存儲(chǔ)介質(zhì)的技術(shù)手冊(cè)難以勝任時(shí)代重任。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，交互式電子技術(shù)手冊(cè)逐漸顯現(xiàn)，其數(shù)字存儲(chǔ)的方式帶來(lái)很多便利，其替代紙質(zhì)技術(shù)手冊(cè)已成為歷史的必然。
　　
　　然而，計(jì)算機(jī)雖然可以存儲(chǔ)大量的技術(shù)信息，但是其屏幕上顯示的空間卻是有限的。隨著信息技術(shù)的迅猛發(fā)展，裝備維修IETM人機(jī)界面要求發(fā)生了高科技化、自然化、人性化等變化，同時(shí)，當(dāng)利用計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)大量技術(shù)信息時(shí)，尺度有限的屏幕無(wú)法顯示信息的整體情況，即便是技術(shù)信息有重點(diǎn)的顯示，屏幕也常常是捉襟見肘。這種問(wèn)題的存在就需要對(duì)界面進(jìn)行優(yōu)化顯示，弱化矛盾。
　　
　　1.裝備維修IETM人機(jī)界面設(shè)計(jì)基本原則
　　
　　人機(jī)工程學(xué)（Ergonomics）是一門研究人與機(jī)器進(jìn)行交互而達(dá)到*效能的學(xué)科。按照人機(jī)學(xué)的觀點(diǎn)，人和機(jī)器各有優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，機(jī)器是人完成某項(xiàng)任務(wù)的工具。在機(jī)器完成某項(xiàng)任務(wù)需要人的介入時(shí)，機(jī)器的設(shè)計(jì)必須能夠適于用戶的使用要求，才能使人和機(jī)器同時(shí)發(fā)揮出各自的優(yōu)勢(shì)。航空維修IETM人機(jī)界面設(shè)計(jì)是人機(jī)工程學(xué)的一部分，即如何讓技術(shù)的發(fā)展圍繞人的需求來(lái)展開，把人作為產(chǎn)品和環(huán)境設(shè)計(jì)的出發(fā)點(diǎn)，使其性能、操作方法、外觀、色彩等更好地適應(yīng)和滿足人類的生理和心理的需要，從而使維修人員在工作中更安全、便捷和舒適，工作效率更高。通常的人機(jī)界面設(shè)計(jì)中，往往更多考慮的是界面的有用性設(shè)計(jì)和性設(shè)計(jì)，而忽略了用戶的需求。對(duì)于一個(gè)人機(jī)界面而言，功能和特性是要通過(guò)使用者來(lái)體現(xiàn)的，如果不將人的因素考慮在內(nèi)，系統(tǒng)的功能就很難真正體現(xiàn)。如圖l所示，裝備維修IETM人機(jī)界面的研究方法和評(píng)價(jià)手段涉及心理學(xué)、生理學(xué)、醫(yī)學(xué)、人體測(cè)量學(xué)、美學(xué)和工程技術(shù)等多個(gè)領(lǐng)域，本文主要從人機(jī)和諧的角度研究裝備維修IETM人機(jī)界面的設(shè)計(jì)。　　
　　2.對(duì)裝備維修IETM中用戶的理解
　　
　　裝備維修IETM人機(jī)界面設(shè)計(jì)中zui重要的原則就是了解產(chǎn)品的用戶，只有這樣才能為用戶提供一個(gè)可用的產(chǎn)品。面向用戶的裝備維修IETM人機(jī)界面設(shè)計(jì)的zui基本思想就是將用戶時(shí)時(shí)刻刻擺在所有過(guò)程的*。在產(chǎn)品壽命周期的zui初階段，產(chǎn)品的策略應(yīng)當(dāng)以滿足用戶的需求為基本動(dòng)機(jī)和zui終目的。在其后的產(chǎn)品設(shè)計(jì)和開發(fā)過(guò)程中，對(duì)用戶的研究和理解應(yīng)當(dāng)被作為各種決策的依據(jù)同時(shí)，產(chǎn)品在各個(gè)階段的評(píng)估信息也應(yīng)當(dāng)來(lái)源于用戶的反饋。所以用戶的概念是整個(gè)設(shè)計(jì)的中心。
　　
　　簡(jiǎn)單地說(shuō)，用戶指使用產(chǎn)品的人。從這個(gè)簡(jiǎn)單的定義不難看出，用戶這一概念包括兩層含義：
　　
　　①用戶是人類的一部分。用戶具有人類的共同特性，用戶在使用任何產(chǎn)品時(shí)都會(huì)在各個(gè)方面反映出這些特性。人的行為不僅受到視覺(jué)和聽覺(jué)等感知能力、分析和解決問(wèn)題的能力、記憶力及對(duì)于刺激的反應(yīng)能力等人類本身具有的基本能力的影響，同時(shí)，人的行為還時(shí)刻受到心理和性格取向，物理和文化環(huán)境，教育環(huán)境以及以往經(jīng)歷等因素的制約。
　　
　　②用戶是產(chǎn)品的使用者。以用戶為中心的設(shè)計(jì)和評(píng)估研究的人是與產(chǎn)品使用相關(guān)的特殊群體。他們可能是產(chǎn)品的當(dāng)前使用者，也可能是未來(lái)的，甚至是潛在的使用者。這些人在使用產(chǎn)品過(guò)程中的行為也會(huì)與一些與產(chǎn)品有關(guān)的特征緊密相關(guān)。例如，對(duì)于目標(biāo)產(chǎn)品知識(shí)，期待利用目標(biāo)產(chǎn)品所完成的功能，使用目標(biāo)產(chǎn)品所需要的基本技能，未來(lái)使用目標(biāo)產(chǎn)品的時(shí)間和頻率等。
　　
　　因此，研究用戶應(yīng)當(dāng)從用戶的人類一般屬性和與產(chǎn)品相關(guān)的特殊屬性著手。可以看出，以用戶為中心的界面設(shè)計(jì)即應(yīng)用了生物學(xué)、統(tǒng)計(jì)學(xué)等自然科學(xué)的方法，也離不開心理學(xué)、社會(huì)學(xué)等人文科學(xué)的幫助。這些理論構(gòu)成了一個(gè)關(guān)于人的因素的交叉學(xué)科又被稱為“人因?qū)W”（humanfactors）。人因?qū)W的一般理論和方法可以被用在人和包括人與機(jī)器交互的系統(tǒng)中。
　　
　　3.基于人因?qū)W的裝備維修IETM機(jī)界面設(shè)計(jì)
　　
　　作為一個(gè)電子顯示系統(tǒng)，人要通過(guò)裝備維修IETM人機(jī)界面與之進(jìn)行交互，以滿足查找、搜索相關(guān)技術(shù)或獲取幫助的要求，這個(gè)交互的過(guò)程可由圖2概括。　　
　　基于這個(gè)模型，可知人是通過(guò)交互界面與計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng)進(jìn)行耦合的。如果耦合度較高，則人機(jī)一體化的程度就高，裝備維修IETM人機(jī)界面的使用效率和效果就好。所以，在設(shè)計(jì)裝備維修IETM人機(jī)界面時(shí)，設(shè)計(jì)的人機(jī)交互界面不僅要滿足計(jì)算機(jī)、快速的特性，還要符合人的生理特性和認(rèn)知規(guī)律。通過(guò)查找相關(guān)資料和實(shí)際IETM界面有影響是人的感知、認(rèn)知和反應(yīng)等問(wèn)題。
　　
　　（1）人的感觀搜索
　　
　　在人的感知問(wèn)題上，人會(huì)掃描環(huán)境的特定特點(diǎn)，去積極地尋找出現(xiàn)的目標(biāo)。在搜索目標(biāo)時(shí)遇到干擾（把人的注意從目標(biāo)刺激轉(zhuǎn)移過(guò)去的非目標(biāo)刺激）就常產(chǎn)生錯(cuò)誤警報(bào)。不僅干擾的數(shù)量影響著目標(biāo)尋找任務(wù)的難度，而且當(dāng)干擾與目標(biāo)沒(méi)有區(qū)別性特征時(shí)（如顏色、大小，與相似項(xiàng)目的近似程度，與不同項(xiàng)目的差距，或方向垂直、水平傾斜），我們只能進(jìn)行聯(lián)合搜索，或搜索的速度減緩。
　　
　　人的因素是無(wú)法或者在短期內(nèi)改變的。在裝備維修IETM人機(jī)界面設(shè)計(jì)時(shí)，盡量使裝備維修IETM人機(jī)界面各項(xiàng)內(nèi)容在計(jì)算機(jī)界面上表達(dá)的方式與的感觀特性相吻合。在紙質(zhì)手冊(cè)轉(zhuǎn)變成IETM時(shí)，其包含的技術(shù)信息內(nèi)容的儲(chǔ)存和顯示方式都發(fā)生了根本性的變化。界面顯示的方式必須與人的認(rèn)識(shí)方式和操作行為相吻合，使界面具備很強(qiáng)的親合力，才能使裝備維修或操作人員很樂(lè)意、地使用交互式電子技術(shù)手冊(cè)。根據(jù)人的認(rèn)知特性，應(yīng)遵循的原則如下。
　　
　　界面中能夠顯示的格式可以是文本、矢量圖、圖像、音頻、視頻。對(duì)于單一表現(xiàn)格式，根據(jù)人的感觀搜索特點(diǎn)和參照人機(jī)工程學(xué)的研究成果，確立以下原則。
　　
　　位置選擇的原則：在一個(gè)平面上，上半部讓人輕松和自在，下半部則讓人穩(wěn)定和壓抑。同樣，平面的左半部讓人輕松和自在，右半部讓人穩(wěn)定和壓抑。所以平面的視覺(jué)影響力上方強(qiáng)于下方，左側(cè)強(qiáng)于右側(cè)。這樣平面的上部和中上部被稱為“*視域”，也是*選的地方。所以，zui重要的技術(shù)信息要放在左上角，然后按人的閱讀習(xí)慣，從左至右，從上到下進(jìn)行排列。
　　
　　大小選擇的原則：一般地，界面中出現(xiàn)的文字的大小可由Peter和Adams建議的公式確定：
　　
　　H=0.0022D+25.4×（K1+K2）
　　
　　式中，H為目標(biāo)的高度（mm）；D為人眼與目標(biāo)的距離（mm）；K1為與內(nèi)容重要性相關(guān)的系統(tǒng)，一般情況取0，重要的情況取0.075；K2為與照明條件相關(guān)的系數(shù)，根據(jù)照明條件為很好、好和一般分別取0.06、0.16和0.26。
　　
　　文字的寬度與高度成一定的比例，其寬度可按表1進(jìn)行計(jì)算。　　
　　顏色刺激選擇的原則：首先是色彩的選擇。IETM的界面主要是以實(shí)用為主。而且使用時(shí)，常常要有時(shí)間的限制，操作人員要迅速的找到相關(guān)的信息。因此，其色彩需要自然。在一般情況下，色彩的選擇以淺顏色為背景，配上深顏色的字或深色的圖標(biāo)。對(duì)于要重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)的內(nèi)容，要采用少量的明亮色彩。這些彩色亮點(diǎn)就會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的視覺(jué)沖擊，但不能用得太多。多了就會(huì)形成一種均勻的噪聲，而達(dá)不到強(qiáng)調(diào)的效果。再者是色調(diào)的
　　
　　選擇。戰(zhàn)時(shí)會(huì)讓人心理負(fù)荷加重。在這種情況下，使用色調(diào)陰暗的IETM可能引起更大的心理障礙，造成出錯(cuò)。因此，IETM界面的色調(diào)應(yīng)與使用人員的心情相一致，要表現(xiàn)出精細(xì)、莊重的情況來(lái)。顏色選擇的藝術(shù)性成份含量很高。
　　
　　綜合表述的原則：有時(shí)候，一種顯示格式難以充分表達(dá)其含意。常常需要幾種格式同時(shí)運(yùn)用。比如，文字難以表達(dá)的東西，一個(gè)圖標(biāo)就可以充分的表達(dá)；圖標(biāo)也有缺點(diǎn)，比如圖標(biāo)就難以表達(dá)動(dòng)作方面的知識(shí)。音頻會(huì)帶來(lái)不同的意思，容易造成誤解；視頻的反應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)，不容易描述，并且采集困難。為增強(qiáng)學(xué)習(xí)效果，提高界面可用性。可以同時(shí)采用多種格式表達(dá)同一囊括，比如對(duì)圖標(biāo)增加文字熱鍵、聲音等，對(duì)操作步驟采用視頻演示的辦法。使用戶更加準(zhǔn)確的理解IETM所提供內(nèi)容的含意。
　　
　　（2）人腦對(duì)知識(shí)的表征
　　
　　在人認(rèn)知問(wèn)題上，認(rèn)知心理學(xué)家AllanCollins和RossQuillian認(rèn)為：知識(shí)是按照一個(gè)層次的語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)來(lái)進(jìn)行表征的，該網(wǎng)絡(luò)是一張由各要素互相鏈接而成的網(wǎng)。根據(jù)這種說(shuō)法，有組織的知識(shí)是以一種層次樹狀圖的形式存在的。即人腦中知識(shí)存儲(chǔ)有兩個(gè)特點(diǎn)：一是用多又樹狀結(jié)構(gòu)保存概念。二是任何一個(gè)知識(shí)都可能與許多其他知識(shí)相，像一個(gè)網(wǎng)。
　　
　　如前所述，裝備維修IETM人機(jī)界面信息的顯示是有限的，大量的知識(shí)“隱藏”在計(jì)算機(jī)的內(nèi)部。當(dāng)人搜索到界面的信息后，會(huì)按自己已有的邏輯認(rèn)識(shí)找下一步信息。計(jì)算機(jī)對(duì)知識(shí)的表達(dá)也類似于人腦，它使用網(wǎng)層文字來(lái)表達(dá)，網(wǎng)層之間的邏輯關(guān)系用鏈接來(lái)表達(dá)。用戶界面設(shè)計(jì)就要使得人腦的邏輯關(guān)系與計(jì)算機(jī)中鏈接的相一致，當(dāng)操作人員在顯示界面中找下一層信息時(shí)，若與其頭腦中的陳述性記憶預(yù)期相一致時(shí)，則容易被其理解。如果不一致，則需要學(xué)習(xí)與記憶，即增加了使用IETM的時(shí)間。
　　
　　在創(chuàng)建鏈接時(shí)，要堅(jiān)持下面的幾個(gè)原則：
　　
　　①同一個(gè)系統(tǒng)內(nèi)建立鏈接的標(biāo)準(zhǔn)要一致。保證操作人員能夠根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)清楚的掌握鏈接的路徑，防止操作人員按鏈接尋找信息時(shí)發(fā)生“迷路”。
　　
　　②裝備維修IETM人機(jī)界面中的每一個(gè)鏈接要含意準(zhǔn)確。建立準(zhǔn)確鏈接的基礎(chǔ)是對(duì)所要表達(dá)信息的定義、程序等內(nèi)容進(jìn)行統(tǒng)一，防止形成的鏈接節(jié)點(diǎn)在其內(nèi)容上語(yǔ)義不同，zui后與用戶的預(yù)期不符。
　　
　　③裝備維修IETM人機(jī)界面中的鏈接要完備。同樣要對(duì)信息的定義、程序等內(nèi)容進(jìn)行分析，盡量發(fā)現(xiàn)語(yǔ)義相近的內(nèi)容之間的鏈接，同時(shí)，還應(yīng)適當(dāng)控制鏈接的數(shù)量，以減輕用戶的認(rèn)知負(fù)荷。
　　
　　（3）人的操作行為
　　
　　行為主義心理學(xué)家斯金納認(rèn)為人的行為反應(yīng)是后天習(xí)得的。它所依賴的是事后的強(qiáng)化刺激，所以操作性條件特別重要。如果人受到的強(qiáng)化刺激相同，則人的操作行為反應(yīng)強(qiáng)度越強(qiáng)。裝備維修IETM的目的就是提高裝備維修人員的技術(shù)能力要快速的獲取技術(shù)信息，就要快速的操作IETM，提高使用速度的方法是強(qiáng)化各種動(dòng)作的操作。通過(guò)長(zhǎng)時(shí)間、或強(qiáng)化的訓(xùn)練，用戶很可能對(duì)IETM的操作從有意識(shí)變成無(wú)意識(shí)。這樣就能夠?qū)崿F(xiàn)快速的操作和使用裝備維修IETM，實(shí)現(xiàn)的條件就是要不斷的進(jìn)行相同的刺激。主要表現(xiàn)在以下兩個(gè)方面。
　　
　　①界面操作的一致性。一致性好的界面可以讓用戶前面的操作經(jīng)驗(yàn)延伸到新的操作任務(wù)中，在更好的完成操作任務(wù)的同時(shí)，也達(dá)到了降低用戶記憶負(fù)擔(dān)的目的。界面操作的一致性通常表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：一是風(fēng)格的一致性，例如色彩搭配、系統(tǒng)術(shù)語(yǔ)、圖標(biāo)與符號(hào)等；二是控件的一致性，將控件根據(jù)操作習(xí)慣和交互需要進(jìn)行分類組合；三是操作的一致性，對(duì)于那些常用或重要功能，要保持操作方式的一致性，同時(shí)還要注意要符合用戶的使用習(xí)慣。這些一致性使用戶能把現(xiàn)有的知識(shí)傳遞到新任務(wù)中去，可以更快地學(xué)習(xí)到新的知識(shí)。
　　
　　②防止失效問(wèn)題的設(shè)計(jì)。一是在進(jìn)行每一項(xiàng)動(dòng)作操作前，特別是容易造成意外或失控的情況下，給予清晰的提示。根據(jù)后果的不同，可將提示分為：說(shuō)明、注意和警告三個(gè)等級(jí)，提示用戶可能產(chǎn)生的后果。二是用戶按IETM提供的信息進(jìn)行操作時(shí)，可能要暫時(shí)離開屏幕，進(jìn)行實(shí)物操作，再回來(lái)操作時(shí)，用戶容易忘記斷點(diǎn)位置。解決這類問(wèn)題的主要方法是提供斷點(diǎn)記憶幫助。
　　
　　4.裝備維修IETM人機(jī)界面實(shí)例演示
　　
　　如圖3所示的頁(yè)面，它的總體框架可分為功能區(qū)、工作區(qū)和狀態(tài)區(qū)。功能區(qū)分為：標(biāo)題欄、菜單欄、導(dǎo)航條；工作區(qū)分為：導(dǎo)航樹、狀態(tài)欄；狀態(tài)區(qū)分為：狀態(tài)欄。這種總體框架是仿微軟的視窗結(jié)構(gòu)。根據(jù)上面所述的人的操作行為，只要是操作過(guò)計(jì)算機(jī)的人一般都對(duì)它的總體結(jié)構(gòu)就很熟悉，使用IETM就會(huì)很快上手。　　
　　根據(jù)感觀的特性，將當(dāng)前的款項(xiàng)采用深度顏色，以突出當(dāng)前的項(xiàng)目。同時(shí)對(duì)于工作區(qū)內(nèi)的字體與各個(gè)框架內(nèi)的字體不一致，框架內(nèi)字體采用黑體，而工作區(qū)內(nèi)的字體采用宋體，以區(qū)分二者。字體應(yīng)以白底黑字為主調(diào)，對(duì)于特殊的字體按相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行采用。
　　
　　采用樹結(jié)構(gòu)和地址來(lái)指示界面主體到達(dá)的位置，給使用者以清晰位置指示。對(duì)于更深層次鏈接的顯示采用不同的顏色，同時(shí)記錄鏈接所到達(dá)的位置。
　　
　　5.結(jié)論
　　
　　本文以“人因?qū)W”為理論支撐探討了裝備維修IETM人機(jī)界面的設(shè)計(jì)，研究可以使裝備維修IETM人機(jī)界面的設(shè)計(jì)更加充分考慮了“人的因素”，使人機(jī)系統(tǒng)中的人與機(jī)更加配合與協(xié)同，更多的讓機(jī)器代替人的工作，盡可能減輕用戶的記憶和操作負(fù)擔(dān)，用戶可以安全、舒適、的進(jìn)行操作和使用，為實(shí)現(xiàn)裝備維修IETM界面“人機(jī)合一”提供了思路。本文在這些方面進(jìn)行了有益的探索，并且也為其他裝備IETM界面設(shè)計(jì)提供了思路。