Человеко-машинный интерфейс и его характеристики

Человеко-машинный интерфейс - это важнейший элемент технических систем. Как следует из названия, назначение этого интерфейса – обеспечить обмен информацией между оператором/пользователем и технической системой. Хорошо организованный интерфейс не только делает рабочую обстановку более комфортной, но и помогает уменьшить число ошибок и таким образом ограничить возможный ущерб управляемой системы. Более того, хороший интерфейс дает человеку возможность понять функции технической системы. Если система спроектирована на основе последовательных и логичных правил, человек сможет с ней быстро разобраться и начать работу.

Интерфейс пользователя – видимая часть системы управления и единственная, с которой реально взаимодействует человек. Операторы больше не должны считывать показания приборов и задавать опорные значения, непосредственно контактируя с управляемым процессом. Вместо этого, они отвечают целиком за процесс, состояние которого они наблюдают на экранах мониторов в центре управления. Количество персонала уменьшается, а ответственность при этом возрастает. Интерфейс пользователя должен способствовать повышению ответственности, облегчать работу, снижать стресс и уменьшать вероятность ущерба от человеческих ошибок.

Интерфейс должен быть прост для понимания и удобен для применения. Чем проще интерфейс, тем легче управлять. Простота означает, что вместе с важными данными не выводится бесполезная, несущественная или избыточная информация. То есть не следует создавать изощренный интерфейс с окнами, пиктограммами и цветной графикой, чтобы пользователь не отвлекался на то, как работает интерфейс, а полностью сконцентрировался на работе.

Кроме того, интерфейс пользователя никогда не должен приближаться или превосходить пределы человеческого восприятия в части памяти и концентрации внимания. Бессмысленно выводить на экран сотни характеристик процесса, возлагая на пользователя ответственность за их анализ и выводы.

С другой стороны, интерфейс, который является "слишком простым", тоже плох. Такой интерфейс не дает оператору возможности набираться опыта и поддерживать навыки, необходимые для работы в непредвиденной ситуации.

Следует отметить, что сложность и удобство являются противоречивыми требованиями, которые должны быть сопоставлены друг с другом. Трудности при более сложной организации экрана и аббревиатуре команд можно преодолеть, если есть возможность интенсивного обучения, т.е. в результате целенаправленных интеллектуальных усилий. Таким образом, сложность – это частично объективное свойство системы и частично субъективный опыт пользователя. Дополнительно усложнение структуры экрана за счет большего объема выводимой информации или за счет более мощного (а значит, и изощренного) командного языка может дать выигрыш в скорости работы.

Рассмотрим химический реактор. Обычно процесс характеризуется несколькими десятками переменных - температура, расход реагентов, концентрация и т. д. Если каждая из них выводится на панель управления, регистрируется вручную и является частью каких-либо вычислений, то на оператора ложится значительная нагрузка. Главная цель оператора заключается в том, насколько текущие значения соответствуют опорным. Сравнение текущих значений сотен контролируемых величин с опорными ЭВМ легко выполнит несколько раз в секунду. Одной логической операции достаточно для общей индикации, работает ли реактор в целом правильно или нет. Оператор освобождается от ручной работы, и в то же время он в состоянии проверить текущие данные, если это необходимо, с любой степенью подробности. В результате один оператор может одновременно управлять несколькими реакторами.

Второй важной характеристикой интерфейса является егоадекватность. Уже на аппаратном уровне интерфейс должен соответствовать количеству и точности передаваемых данных. Именно количество и тип данных диктуют вид интерфейса, а не наоборот.

Если процесс характеризуется всего лишь несколькими событиями на протяжении часа, а число входных и выходных переменных - мало, то для управления вполне подойдет небольшое печатающее устройство или панель управления, т.к. если технический процесс не порождает достаточного количества данных, дисплей утомляет и вызывает скуку.

Помимо этого, интерфейс должен быть наглядным, т.е. в идеале пользователь должен иметь ощущение прямого контакта с техническим процессом, а не с автоматизированной системой управления. Процесс, "видимый" через интерфейс автоматизированной системы управления, должен быть проще, чем процесс, наблюдаемый с помощью обычных измерительных средств. Именно здесь кроются большие возможности применения вычислительной техники в управлении. Наиболее часто управляющие ЭВМ используются для простой замены контрольно-измерительной аппаратуры по принципу "один датчик - одна наблюдаемая величина". Главное преимущество при этом заключается в более удобной организации рабочего места и автоматической регистрации данных. Однако по сравнению с использованием обычных контрольно-измерительных приборов, оператор теряет чувство непосредственного контакта с оборудованием - на экране все приборы и механизмы имеют один размер. В реальной жизни разница между граммами и тоннами, киловаттами и мегаваттами, миллилитрами и литрами является очевидной, а в виртуальной реальности компьютерного экрана разница часто сводится к изменению положения десятичной запятой.

Современные средства отображения измерительной информации - результат нескольких десятилетий развития. Стрелочные приборы дают немедленную информацию об относительной величине параметров и тенденции их изменения; цифровые приборы показывают информацию с большей точностью, но она не воспринимается так же быстро.

В некоторых системах наглядность достигается с помощью графических метафор - пиктограмм, связанных с повседневным опытом. Пиктограмма на экране кодирует операцию на основе очевидных ассоциаций, например, ручка обозначает что-либо, связанное с записями, а увеличительное стекло - устройство масштабирования для детального просмотра информации. Изображение не обязательно точно соответствует тому, что стоит за ним в обычной жизни, оно создает ассоциации между назначением известных объектов и похожими операциями в компьютерной среде - символы дают визуальные подсказки о функциях и операциях. Для управления процессом, вероятно, более приемлемо использовать пиктограммы в их прямом значении и не смешивать разные подходы. Применение в одном контексте метафор из разных областей усложняет восприятие и приводит к путанице.

Рассмотрим пример. Устройства дистанционного управления для телевизоров, видеомагнитофонов и CD-плейеров часто являются примерами плохо спроектированного интерфейса пользователя. Нередко можно встретить пульт управления, содержащий от 30 до 50 кнопок, из которых по-настоящему важны только некоторые (громкость, выбор программы, отключение звука), а другие используются от случая к случаю (яркость, контрастность, регулировка тембра у CD-плейера). Большинство кнопок используются крайне редко (программирование таймера или открытия крышки у CD-плейера). В чем смысл дистанционного управления крышкой проигрывателя, когда все равно пользователь должен быть рядом, чтобы снять или поставить новый диск? Но все же производители полагают - и не без причины - что количество клавиш на панели и пульте дистанционного управления произведет нужное впечатление на покупателя и повысит показатели продаж. Это действительно завораживает многих, когда они видят, что их друзья восхищаются количеством кнопок на последней модели стереопроигрывателя не меньше, чем самой музыкой.

Пульт дистанционного управления, спроектированный в соответствии с требованиями простоты и удобства, должен содержать только наиболее важные функции управления (громкость, тембр, переключатель программ и немногие другие) и оставить на главной панели все клавиши управления функциями, которые редко используются на протяжении всего срока службы устройства (например, программирование часов), или те, которые требуют непосредственного участия пользователя (как на магнитофоне, в котором кассета устанавливается вручную и соответствующие команды можно выдать непосредственно с панели управления устройства).

Еще одной характеристикой интерфейса является последовательность. Она означает, что для отображения одинаковых или аналогичных элементов системы применяются однотипные обозначения. Последовательность, пожалуй, наиболее трудно реализуемая характеристика интерфейса пользователя. Для ее достижения необходимо классифицировать используемые сущности, а затем применять одинаковые правила (язык, сокращения, цвет) для идентификации объектов каждого класса. Принцип последовательности, с другой стороны, требует, чтобы количество классов было сведено к минимуму.

Важный способ обеспечить последовательность - применение стандартных интерфейсов. Первоначальная анархия, связанная с появлением большого количества программных продуктов, несколько улучшилась после того, как определенные разработки Microsoft Windows, IBM Standard Application Architecture обеспечили унифицированную основу для интерфейса.

1.2. Психологический аспект

Психология – наука о человеческом поведении, опыте и о соответствующих мыслительных процессах. Многие результаты, полученные в ходе психологических исследований, напрямую используются при разработке интерфейса пользователя. Особенно важны те из них, которые касаются познания и восприятия, т.е. постижения чего-либо с помощью чувств - запоминания и обработки информации. Основы теории восприятия и запоминания уже разработаны, проверены экспериментально и используются при проектировании интерфейса пользователя.

При взаимодействии с ЭВМ и другим оборудованием восприятие является практически полностью зрительным или слуховым. Наиболее важным чувством является зрение, слух важен лишь в случае звуковых сигналов. Важность осязательной информации проявляется только при использовании некоторых типов манипуляторов (исполнительные механические механизмы, тормоза, ручка управления самолета), поскольку они создают своего рода обратную связь. С появлением управляемых ЭВМ силовых приводов этот тип ощущений исчезает и заменяется зрительными образами, например комбинацией ламп или символов на экране.

Объем информации, поступающий к человеку извне, оценивается в бит/с, из которых лишь около 100 бит/с обрабатываются сознанием. Мозг стремится к уменьшению количества обрабатываемой информации. Если количество информации, поступающей в единицу времени, возрастает, способность к обработке теряется, и внимание концентрируется только на ее части.

Восприятие цветов – один из важнейших факторов в организации интерфейса. Человеческий глаз лучше всего воспринимает зеленый цвет и хуже – цвета высокочастотного конца спектра, т.е., голубой и фиолетовый. Глаз фокусируется на разные цвета в зависимости от расстояния – если красный и голубой расположены рядом друг с другом, глазу будет казаться, что они находятся на разных расстояниях, и в результате вся картинка будет восприниматься неверно.

Как правило, более высокий уровень внимания соответствует неожиданному раздражителю и понижается, если раздражитель повторяется. Другие факторы, которые повышают внимание - это интенсивность, размер, контрастность и движение. Мозг прекрасно "отфильтровывает" образ или звук из набора цветов и шумов. Например, когда человек смотрит на картину, глаз стремится сосредоточиться на наиболее важных деталях. Аналогичный эффект существует и для звуков – человек может одновременно слышать несколько голосов, но лишь один из них воспринимает сознательно.

Человеко-машинный интерфейс должен привлекать внимание пользователя к важным фактам и обеспечивать быструю и правильную реакцию на основе предоставленной информации. В этой задаче решающую роль играет кодирование.

Для определения скорости человеческой реакции на информацию, переносимую символами на основе разных методов кодирования, проводились специальные психологические опыты, в которых было установлено, что кодирование цветом или цветом и формой одновременно дает лучшее время реакции, чем при кодировании только с помощью формы. Отсюда следует, что цвет является важнейшим атрибутом кодирования.

Дополнительно проводились опыты по определению влияния на восприятие различных способов выделения. Выяснилось, что выделение цветом значительно эффективнее, чем мерцание или инверсия. Более того, будучи полезным на этапе изучения системы, выделение все больше раздражает по мере того, как пользователь приобретает опыт и начинает ориентироваться в расположении нужной информации. Особенно следует подчеркнуть, что текст ни в коем случае не должен мерцать или двигаться по экрану, поскольку это затрудняет чтение. Достаточно, чтобы около текста мерцал какой-либо служебный символ.

Цветом можно обеспечить общее впечатление о функциональном состоянии. Зеленый цвет обычно воспринимается как индикатор безопасности, разрешения или штатного режима (например, что оборудование работает нормально). Красный - соответствует аварии, опасности или запрету. Желтый цвет понимается, как предупреждение и может указывать на наличие какой-либо небольшой проблемы.

Принцип простоты предполагает, что общее число цветов, образов и способов подсветки должно быть сведено к минимуму. Более того, только ограниченное число цветов или образов можно распознать по отдельности; в случае, когда необходимо использовать несколько цветов или образов, на экране должна присутствовать и соответствующая легенда. Цвета должны использоваться достаточно осмотрительно: 4-5 цветов распознаются без значительных усилий; есть предположение, что 7 цветов - это максимум, который нельзя превышать.

Важно не полагаться только на цвет как способ представления важной информации. Много людей страдает дальтонизмом и, следовательно, не в состоянии распознать цветовые атрибуты. Трудности восприятия некоторых цветов на экране могут быть связаны с особенностями освещения на рабочем месте. Поэтому выводимая информация должна обладать определенной избыточностью, например, с помощью меток, текстовых вставок или графических символов, для того чтобы гарантировать правильную интерпретацию.

Принцип последовательности требует, чтобы способы кодирования (цвет, форма, заполнитель) сохранялись во всей системе и не зависели от контекста, т.е. недопустимо, чтобы один и тот же атрибут имел разное значение на разных экранах. Если в одном месте красный цвет означает "аварию", то он не должен означать "высокая температура" в другом или "входной поток" - в третьем. Следует добавить, что кодирование должно быть естественным, т.е. должно восприниматься бессознательно и не требовать дополнительных объяснений. Кодирование "холодного" красным цветом, а "горячего" - голубым или же "НОРМА" - красным, а "ТРЕВОГА" - зеленым технически вполне допустимо, но потребует усилий для понимания, так как отличается от общепринятого.

Может быть, можно утверждать, что после должного обучения операторы будут в состоянии сказать, когда красный цвет означает "тревога", а когда "входной поток", но тогда теряется одно важное преимущество. В соответствии с моделью действий наиболее эффективны реакции на уровне навыков (сенсомоторные) и на уровне правил. Если оператор на тренировках заучил, что красный цвет всегда соответствует аварии, то, когда он увидит этот цвет, его реакция будет мгновенной. Если же требуется дополнительное мысленное усилие по сопоставлению красного цвета с содержанием текущего экрана и оценке того, что он означает в конкретном контексте, то возникает дополнительное напряжение, а реакция замедляется, и значит, возрастает вероятность ошибки.

Взаимодействие между оператором и оборудованием происходит не только в направлении от машины к человеку, но и от человека к машине, если необходимо его вмешательство. Пользователь вводит данные, набирая команды на клавиатуре, нажимая кнопки на панели управления или манипулируя устройствами типа мыши или джойстика.

Очень важно, чтобы пользователь получал немедленное "ощущение", что команда получена и принята, даже если соответствующая обработка не происходит сразу. Это ощущение начинается со "щелчка" клавиши или с движения курсора под действием мыши. Другой пример непосредственной обратной связи - это звуки, сопровождающие реальный набор номера на телефоне. Эта чисто интуитивная обратная связь - мало кто может распознать набираемый номер по звуку, но информации достаточно для того, чтобы определить, что все цифры номера набраны, и случайное движение пальца не привело к пропуску цифры или повторению ее набора. Если же после нажатия клавиш <RETURN> или <ENTER> ничего ощутимого не происходит из-за большой временной задержки процесса, то может возникнуть вопрос, работает ли система правильно.

Команда задает опорное значение для некоторого состояния; текущее значение переменной станет равным опорному, только если система управления, исполнительные механизмы, датчики и физический процесс - все вместе работают правильно. Необходимо определенное время, чтобы команды достигли исполнительных механизмов, выполнились, и результат был сообщен оператору. Если система не отрабатывает команду немедленно, то должна быть предусмотрена какая-либо предварительная реакция для индикации того, что команда принята и обрабатывается. Это может быть сообщение с подтверждением или изменение на экране атрибутов введенной информации. В случае процессов с большими временными задержками первой реакцией может быть сообщение типа: «Новая уставка температуры составляет 66°С. Расчетное время достижения уставки - 18 минут (в 14:28)».

Другой подход к учету мысленных моделей, причем без явной ссылки на них, - это анализ информации, необходимой для выполнения задачи. Различаютсинтаксическую информацию, которая есть форма представления, исемантические знания, т.е. содержание. Например, географическая информация включает названия мировых столиц или высоту гор; географические знания связаны со способностью ориентироваться на местности и делать выводы о ландшафте или экономике региона по карте.

Синтаксическая информация условна, неструктурированна и должна заучиваться. Например, нет правила, которое связывало бы понятие "столица Китая" с названием 'Пекин". Семантическое знание является проблемно-ориентированным и имеет структуру, из которой можно вывести новые факты. Знание названий половины мировых столиц - синтаксическая информация - не позволяет сделать предположение о неизвестном названии столицы по названию страны. Напротив, зависимость растительности от климата - это объективный факт, имеющий универсальное значение, семантическое знание, из которого можно вывести многие другие факты, начиная от экономики региона до образа жизни населения.

При обработке текстов семантические знания относятся к таким понятиям, как "текст", "абзац", "разметка", "форматирование" и т.д. Напротив, синтаксическая информация связана с принятой формой команд - 'Command-C" (Macintosh), "<CtrlK><CtrlC>" (редактор WordStar), "CUT/PASTE" (VMS-EDT), кнопки с пиктограммами ножниц в графических программах Windows и т.д. При некоторой практике этот тип знаний об операциях постепенно опускается на сенсомоторный уровень.

Разницу между синтаксической информацией и семантическими знаниями необходимо учитывать при проектировании системы управления, поскольку от этого зависят многие подсказки и указания, которые она должна выдавать оператору. Это объясняет успех интерфейса Windows со стандартным набором символов для аналогичных операций, вне зависимости от прикладной программы, будь то текстовый или графический редактор, или программа для табличных вычислений. Имея навык работы с текстовым редактором гораздо проще научиться пользоваться программой для табличных вычислений с точно таким же интерфейсом, чем текстовым редактором с совершенно новым интерфейсом, несмотря на одинаковые задачи.

Синтаксическая информация не лучше и не хуже семантического знания, он просто представляет другой уровень понимания. Важно не путать эти два типа информации, и всегда точно знать, что именно необходимо.

1.3. Теория двухуровневой памяти

Психологи длительное время исследовали функции памяти и механизм запоминания информации и опыта. Современная психология различает несколько познавательных функций, т.е. способов восприятия мозгом информации об объектах, получаемой от органов чувств:

- накопление и хранение чувственной информации;

- кратковременная или оперативная память;

- долговременная память.

Информация, накопленная органами чувств, попадает в кратковременную память, где мозг может сознательно обратить на нее внимание. Из кратковременной памяти информация передается в долговременную, причем в большинстве случаев сознательным усилием воли.

Кратковременная память представляет собой то, что мы называемсознанием. Ее содержание это то, о чем человек размышляет в данный момент, и на чем основываются его действия. Емкость кратковременной памяти достаточно ограничена. Исследования показали, что в кратковременной памяти имеется место приблизительно для 7±2 элементов информации, которые называют брусками. Бруски не похожи на биты информации - брусок может быть очень сложным и содержательным. Поступающая новая информация стирает или замещает существующие бруски. Информация, которая не обдумывается, быстро "размывается" и исчезает из сознания. Образы в кратковременной памяти имеют приблизительно один уровень абстракции или, по крайней мере, более или менее однородны. Информация из кратковременной памяти быстро извлекается и так же быстро забывается, она легко обозрима, и на ее основе вырабатываются быстрые реакции.

Долговременная память обладает практически неисчерпаемой емкостью, запоминание и воспроизведение информации занимает больше времени. Информация в долговременной памяти определяет полное знание индивидуума.Время хранения информации в кратковременной памяти обычно составляет секунды, а в долговременной памяти она может сохраняться в течение всей жизни.

Человеческая память не работает на основе прямой адресации ячеек, как ОЗУ ЭВМ, а, наоборот, работает на базе аналогий и ассоциаций. В этом отношении кодирование запоминаемой информации играет очень важную роль. Современные исследования показывают, что запоминаются не формы или шаблоны, а, скорее, понятия и ассоциации. Другими словами, то, что запоминается - это смысл, а не форма сообщения или символов; например, после прочтения текста запоминается содержание, а не дословно предложения или шрифт, которым текст напечатан.

Информация запоминается легче, если ее можно вставить в существующие рамки, т.е. соотнести с информацией, уже хранящейся в долговременной памяти. Запоминание различных фактов происходит лучше, если они не разрознены, а находятся в причинной взаимосвязи. Аналогично, воспроизведение (извлечение) информации облегчается ассоциациями - "подсказками", тем или иным образом с ней связанными. Есть экспериментальные подтверждения того, что информация запоминается навсегда. Нельзя утверждать, что забытая информация потеряна окончательно, вероятнее, что ее не удается извлечь из-за неверных или утраченных ассоциативных связей.

Ошибки

Ошибки всегда сопровождают любое человеческое действие, а значит, при разработке интерфейса пользователя необходимо предусмотреть способ борьбы с ними. Ошибки можно рассматривать как действия, которые приводят к нежелательному результату, если человек, совершивший ошибку, мог принять другое решение, соответствующее ситуации и уровню своей компетентности. Теоретически ошибок можно избежать. Неправильные действия, вызванные ситуацией или недостаточной компетентностью для выполнения работы, нельзя считать ошибкой.

Различают два типа ошибок - промахи и заблуждения.Промах - это неправильно реализованное верное намерение.Заблуждение - правильно выполненное действие на основе неверных предпосылок. Пример промаха – опечатка, включение не той передачи автомобиля. Заблуждение может произойти на уровне правил - неверное написание слова - или на уровне знаний - использование правильно написанного, но не подходящего по контексту слова. При управлении автомобилем заблуждением является неправильная оценка уклона дороги, которая ведет к включению несоответствующей ситуации передачи.

Интерфейс технической системы должен помогать человеку принимать решения в ситуациях, связанных с ошибками. Хорошо организованный интерфейс должен уменьшать число ошибок и облегчать их последствия. Таким образом, борьба с ошибками состоит из двух задач - предупреждение ошибок и их исправление.

Предупреждение ошибок требует, чтобы управляемое оборудование тем или иным способом распознавало ошибочную ситуацию или даже ее предпосылки и предупреждало об этом оператора. Оборудование не должно воспринимать команды с возможными опасными последствиями.

Исправление ошибок означает, что оператор или система выявляет ошибку и пытается ее исправить. Хорошо знакомый пример из области вычислительной техники - это команда "Отменить", которая используется для того, чтобы отказаться от уже выполненного действия, т.е. вернуться к предыдущему состоянию. Система запоминает результат выполнения команды как некое временное, промежуточное ее стояние, при этом демонстрирует его пользователю как новое. Например, файл не уничтожается немедленно после выполнения соответствующей команды - он лишь помечается как удаленный, а его уничтожение происходит позже. Если пользователь вдруг захочет отменить удаление файла, он может это сделать в течение некоторой времени после выполнения команды, пока файл физически не стерт.

Очевидно, что команда "Отменить" сработает, если в процессе реально не произошло никаких изменений. Однако в системе управления нельзя буферизовать выполнение команд, как это делается в виртуальной среде ЭВМ. Поэтому системой мониторинга и управления ошибки должны исключаться, насколько это возможно, с самого начала, т.е. система управления процессом должна включать информацию о возможных опасных состояниях или даже процедуру, моделирующую такие состояния, для того чтобы заранее предусмотреть последствия и необходимое противодействие.

Парадоксально, но в сложных системах нельзя стремиться полностью, избежать всех ошибок, именно ошибки представляют собой прекрасный источник опыта. Не случайно весьма важный метод обучения называется методом "проб и ошибок". Собственный опыт вырабатывает чутье, позволяющее выполнить большинство действий на сенсомоторном уровне, которое невозможно заменить теоретическими знаниями.

Если эксперименты и "игры" с технической системой нежелательны или просто невозможны, например, при управлении ядерным реактором, процедуры моделирования должны помочь набрать необходимый опыт без лишнего риска. Начинающий пилот, который несколько раз врезался в землю на тренажере, вероятнее всего, будет лучше управлять машиной в воздухе, чем тот, кто вообще не знаком с техническими возможностями и ограничениями своего самолета. Модели постоянно используются в электроэнергетике для того, чтобы предварительно оценить эффект от изменения потоков мощности и конфигурации, а также других операций, не подвергая риску реальную систему.

В общем, действия, выполняемые на сенсомоторном уровне, являются более быстрыми и эффективными, чем требующие любого обдумывания. С другой стороны, мышление высокого уровня необходимо при столкновении с новыми ситуациями, например для выяснения причин отказа какого-либо оборудования и принятия решения о том, как выйти из положения.

Следует добавить, что управление сложными системами в большинстве случаев – это выполнение заранее разработанных процедур. Штатные и нештатные ситуации описаны в руководствах оператора и в большинстве случаев не требуют, чтобы оператор проявлял собственную инициативу. Настоятельно рекомендуется применение системы оперативной помощи. Она должна вызываться всегда одной и той же клавишей, отчетливо и ясно обозначенной. Современные системы предлагают проблемно-ориентированную помощь, т.е. распознают текущую ситуацию - данные или программы, которые работают в настоящий момент, и формируют соответствующие указания.

Важным параметром при разработке интерфейса являются границы ответственности. Необходимо оценить, в какой мере оператор должен, следовать предписаниям и в какой - принимать собственные решения, и где проходит граница между одним и другим. Интерфейс должен быть ориентирован на необходимую степень компетентности пользователя (уровень правил или уровень знаний) и на тип действий при выполнении работы.

Командные строки, которые вводятся с клавиатуры, должны быть как можно короче, не теряя при этом своего смысла. Хороший метод - использовать первые буквы функционального имени команды при условии, что различные сокращения не конфликтуют.

Возможные способы избежать бессмысленных входных данных:

(1) показывать правильные значения в качестве фоновой информации;

(2) организовать выбор возможных значений из меню;

(3) выдавать сообщение, если введенные данные не поняты системой.

Способ (1) неудобен, если число возможных команд велико; он быстро приводит к заполнению экрана избыточной статической информацией. Способ (3) может вызвать запаздывания, зависящие от частоты ошибок. Решение (2) близко к оптимальному; это предпочтительный метод при пользовании оконного интерфейса и раскрывающихся меню. Новую величину можно либо набрать на клавиатуре, по крайней мере, часть знаков, либо выбирать из меню с помощью клавиш управления курсором или мыши. Выбор подтверждается клавишей <ENTER> и щелчком мыши. Система может предлагать выбор по умолчанию, например, текущую, предыдущую, наиболее часто используемую или наиболее безопасную команду. Умолчание может быть принято системой, если пользователь явно не изменил его.

Набор команды на клавиатуре требует определенного обдумывания и может привести к ошибкам. Рекомендуется запросить подтверждение перед исполнением ответственных команд, например "Вы действительно хотите загрузить систему [ДА/НЕТ]?" Здесь может возникнуть проблема, поскольку, когда некоторое действие заучено, оно выполняется автоматически на сенсомоторном уровне и без дальнейшего обдумывания. Сам по себе вопрос еще не гарантирует точных намерений пользователя, который может набрать "ДА" и только потом задуматься о вопросе.

В некоторых технических системах потенциально опасные команды преднамеренно оформлены так, что их трудно ввести. Это не обязательно лучший подход. Специфические команды, которые должны выполняться только в определенных критических ситуациях, вместо этого можно защитить паролем.

Очень важно иметь способ немедленно остановить управляемую систему в случае аварии. В такой ситуации никто не будет терпеливо набирать на клавиатуре предписанную последовательность команд. Четко обозначенная кнопка аварийного отключения "ОТКЛ" должна быть установлена в пределах досягаемости оператора. Как правило, такие кнопки раскрашиваются красным на желтом поле. Кнопка "ОТКЛ" обычно выполняется достаточно большой, чтобы можно было работать в специальных защитных перчатках и не промахнуться.

1.5. Оборудование для интерфейса пользователя

Для построения интерфейса пользователя применяется не очень много типов устройств. В управлении процессами обычно применяются полноэкранные терминалы, включающие монитор и клавиатуру, а также панели с выключателями, контрольными лампами и приборами. Устройства, обычно используемые для обмена информацией между пользователем и ЭВМ, — этомонитор и клавиатура. Распространение персональных компьютеров и постоянно растущие требования привели к заметному улучшению качества мониторов. Размер экрана характеризуется длиной его диагонали, выраженной в дюймах, поскольку отношение ширины к высоте всегда одинаково (4:3). Разрешающая способность монитора, измеряемая количеством точек изображения, пикселей, связана с размером экрана. Разрешающая способность должна обеспечивать хорошее качество представления текста и графики. Монитор не обязательно должен быть цветным. По техническим причинам качество и. резкость изображения у монохромных мониторов лучше, чем у цветных, поэтому первые могут в ряде случаев оказаться дешевле и лучше.

Важнымэргономическим показателем монитора является скорость регенерации экрана, т.е. частота, скоторой электронный луч полностью обходитэкран. Эта частота должнабыть не менее 75 Гц,чтобы даже приналичии неблагоприятных факторов,связанных сразмером экрана и освещением рабочего места, пользователь видел свободнуюот мерцания картинку.

Показатель, активно обсуждавшийся в последние годы - это уровень излучения монитора. Определение не вполне корректно, поскольку монитор в действительности порождает электростатическое поле, электромагнитные волны и рентгеновские лучи. Современные мониторы имеют очень низкий уровень излучения.

Клавиатура - это самое распространенное устройство ввода. Буквенные и цифровые клавиши имеют везде одинаковое значение, исключая некоторые национальные особенности. В то же время определение управляющих клавиш не стандартизировано, а их положение меняется в зависимости от конструкции клавиатуры. При переходе на новую модель клавиатуры пользователь должен переучиваться заново, что приводит к трудностям и ошибкам в действиях на сенсомоторном уровне.

Обычные мониторы и клавиатуры сконструированы для применения в офисе и, следовательно, не годятся для производственных условий с высокой влажностью, запыленностью и вибрацией. Для работы на клавиатуре необходима определенная подвижность пальцев, которая ограничивается, если оператор работает в перчатках. Для применения в промышленных условиях мониторы и клавиатуры выпускаются в специальном прочном (промышленном) исполнении.

Хотя это и звучит старомодно, недорогим и практичным устройством ввода/вывода для наблюдения и управления медленным процессом являетсяпечатающее устройство илителетайп. Оно используется в тех случаях, когда обмен информацией идет медленно (1-2 события в минуту) и каждое сообщение является законченным, не связанным с другой информацией, и пользователь не должен ждать слишком долго завершения печати, чтобы получить полную картину ситуации. Преимущество печатающего устройства в том, что носитель информации (бумагу) можно хранить в архиве в качестве протокола без какой-либо обработки.

Панели (щиты) управления были распространены в основном в 1950-70-е годы, когда устройства интерфейса процесса подключались каждое к своему индикатору и устройству управления, расположенным в едином центре. Панели управления имели индикаторы в виде ламп и стрелочных приборов для вывода информации и выключатели или цифровую клавиатуру в качестве устройства ввода. Панели управления можно использовать при весьма ограниченном количестве входных/выходных данных и жестко определенных командах. Если панели управления используются в основном как устройства отображения, их называютмозаичнымиилиимитаторными панелями.

Мозаичные панели применяются в настоящее время для отображения процессов со значительной пространственной протяжен