MMWAB | Haobin Tan

Lecture_notes

Wed, 17 Mar 2021 00:00:00 +0000

Einführung

Wed, 17 Mar 2021 00:00:00 +0000

Einordnung des Fachgebiets

Begriffe zum Fachgebiet

Entwicklung einer Wissenschaftsdisziplin nach Syrbe (2006)

Empirische Phase mit Beschreibung der Phänomene, Definition der Begriffe.
Analytische Phase mit Aufstellen von Wirkungs- und Beschreibungsmodellen, experimentelle Verifikation der Modelle (Messen der Systemgrößen).
Synthetische Phase mit Verfahren für optimale Lösungen von Aufgaben: Das Verhalten von Lösungen ist vorhersagbar.
Diversifizierende Phase mit einer Wissensverbreitung in andere Wissen- schaftsdisziplinen: Die Disziplin wird Teil des Basiswissens von Wissen- schafts(haupt)zweigen (wie Natur- oder Ingenieur(Technik)wissenschaften).

Interdisziplinarität der Anthropotechnik

Definition der Anthropotechnik

Bestmögliche Gestaltung der Funktionseinheit Mensch-Maschine(-Systems) hinsichtlich

Leistung
Zuverlässigkeit
Wirtschaftlichkeit
Arbeitsbefriedigung

	Effektivität	Effizienz	Akzeptanz
Leistung	✅		✅
Zuverlässigkeit	✅		✅
Wirtschaftlichkeit		✅
Arbeitsbefriedigung			✅

Einordnung des Fachgebiets

Der Mensch als Systemkomponente in Arbeitssystemen

Arbeitssystem

Eine Arbeitsaufgabe besteht darin, dass eine Eingabe durch Menschen, die sich Betriebs- und Arbeitsmittel bedienen und die alle Umgebungseinflüssen unterliegen, in einem Arbeitsablauf zu einer Ausgabe umgewandelt werden.
- Arbeitsmittel: Werkzeuge, die sich zwar abnutzen können, aber aus dem Arbeitsablauf mehr oder weniger unverändert hervorgehen.
- Betriebsmittel: Verbrauchsgüter
Sobald Menschen mit Arbeits- und Betriebsmitteln durch einen Arbeitsablauf verbunden sind, bilden sie ein Arbeitssystem.

Die Gestaltung von Mensch- Maschine-Verbindungselementen

Methoden, Techniken und Ausrüstungen in der Ergonomie

Gestaltungsdimensionen der Anthropotechnik

Assistenz
- Unterstützung durch Automatisierung von Teilfunktionen
- Wirkt auf die Maschine
Design
- Gestaltung der Mensch-Maschine-Verbindungs-elemente
- Wirkt auf das Mensch-Maschine-Verbindungselement (Interface)
- Befasst sich das Gebiet der Anthropotechnik/Ergonomie besonders
Training
- Anpassung des Menschen
- Soll bei einer gut gestalteten Mensch-Maschine-Verbindung möglichst wenig Aufwand verwendet werden

Phänomene, Teilsysteme, Wirkungsbeziehungen

Wed, 17 Mar 2021 00:00:00 +0000

Aufgabenteilung zwischen Mensch und Maschine

Technische Anlagen und Dienstleistungen werden heute überwiegend rechnergestützt betrieben. Das heißt mit einer Aufgabenteilung zwischen dem Menschen als Nutzer bzw. Bediener und der technischen Anlage, kurz Maschine.

Die technische Anlage führt also selbsttätig Funktionen aus, die

von einem Menschen angestoßen,
in ihrem Verlauf überwacht und
fallweise korrigiert werden.

Die besondere Rolle der Aufgabenteilung ergibt sich aus dem Zweck des Einsatzes von Rechnern, dass diese komplexe Teilaufgaben automatisch bearbeiten.

10 Ebenen der überwachten Automatisierung

Bietet keine Unterstützung an: Der Mensch muss alles selbst machen.
Bietet eine vollständige Menge von Alternativen an und
schränkt diese auf wenige ein oder
schlägt die geeignetste davon vor oder
führt diesen Vorschlag aus, wenn der Mensch zustimmt oder
gesteht dem Menschen zu, bis zu einem bestimmten Zeitpunkt vor der automatischen Ausführung ein Veto einzulegen oder
führt die vorgeschlagene Handlung aus und benachrichtigt den Menschen darüber oder
benachrichtigt ihn nur, wenn er es wünscht oder
benachrichtigt ihn nach der Ausführung, wenn der Nachgeordnete sich dafür entscheidet.
Entscheidet immer und handelt autonom, ignoriert den Menschen als Kontrollinstanz.

Die Rollen von Nutzer, Benutzer und Bediener/Betätiger

Nutzer einer Maschine (Customer)

diejenige Person, welche aus der Leistung der Maschine Nutzen zieht, ohne diese selbst betätigen zu müssen (Fahrgast in einem Taxi, Eigner einer Fabrik mit Fertigungsmaschinen)
Bediener/Betätiger einer Maschine (Operator)

diejenige Person, die eine Maschine in Gang setzt und so in Gang hält, dass sie für einen anderen Nutzen bringt (Taxifahrer, Maschinenbediener in einer Fabrik)
Benutzer einer Maschine (User)

diejenige Person, die eine Maschine in Gang setzt und so in Gang hält, dass sie selbst von deren Leistung Nutzen ziehen kann (privater Autofahrer, privater PC-Benutzer)

Taxi Bsp.:

Die Mensch als Nutzer-Maschine-Schnittstelle

Taxi Bsp.:

Die ideale Nutzer-Maschine-Schnittstelle hätte

ein quasi-menschliches Gesicht gegenüber dem Nutzer
- für die Äußerungen von Menschen empfänglich sein
- die menschlichen Sinne erreichen
ein technisches Gesicht gegenüber der Maschine.

Die Sinne des Menschen

Menschlichen Äußerung

Zweck der menschlichen Äußerung

Energieübertragung
- die selbst aufgewendete Energie vollständig auf das Gegenüber zu übertragen, um es in einen bestimmten Zielzustand zu bringen (Schieben, Ziehen, Biegen, Brechen, …).
- hauptsächlich aus der Wechselwirkung mit leblosen Gegenständen vertraut.
Nachrichtenübertragung
- das Gegenüber zu veranlassen, in einen bestimmten Zielzustand mit eigener Energieaufwendung zu gelangen.
- hauptsächlich aus der Wechselwirkung mit Lebewesen, insbesondere mit anderen Menschen vertraut.

Information

Syntaktische Information
- ist ein Maß für die kürzeste Kodierung einer Nachricht
- braucht keinen Empfänger,
- steckt objektiv in der Nachricht,
- ist bestimmt durch ein Alphabet und die Auftrittswahrscheinlichkeit seiner Zeichen
Semantische Information
- bezeichnet die Bedeutung einer Nachricht für den Empfänger
- ist nicht quantifizierbar
- braucht einen Empfänger und entsteht erst bei diesem
- ist bestimmt durch die Bedeutung für den Empfänger.

Schwerpunkte für die Mensch-Maschine-Wechselwirkung in der Anthropomatik

Kommando vs. Auftrag

	Kommando	Auftrag
Vorgabe	Zielerreichungsweges	Ziel und Randbedingungen
Überwachung	Der Kommandogeber überwacht das Einhalten der vorgegebene Schritte, die nach Kenntnis des Kommandogebers zum gewünschten Ziel führen	Der Auftraggeber überwacht die Einhaltung der Randbedingungen während, und den Grad der Zielerreichung nach der Auftragsbearbeitung
Empfänger	“dummer” Kommandoempfänger	“inteeligenter” Auftragnehmer
Wer gibt?	Bediener / Betätiger	Nutzer

Vom Auftrag zur Aufgabe

Der Nutzer als Dienstnehmer erteilt der Maschine als Dienstgeber (-leister) einen Auftrag.
Der Dienstgeber nimmt den Auftrag als Aufgabe an und erfüllt den Auftrag durch

Lösen dieser Aufgabe.
Die Aufgabe gliedert sich in Teilaufgaben, die in einer bestimmten Reihenfolge abgearbeitet werden.
- Teilaufgaben können als Unteraufträge Unter-Dienstgebern erteilt werden.
Die Aufgabe wird untergliedert in Tätigkeiten, Handlungen usw. bis hinab zur Muskelaktion als dem letzlichen Ausdruck der Aufgabe

Von der Aufgabe zur Muskelaktion

Vom Wahrnehmen zum Handeln

Wahrnehmen: Prozess der Aufnahme von äußeren Signalen.
Entscheiden: die Wahl zwischen Handlungsalternativen aufgrund von Wahrnehmungsergebnissen.
Handeln: das Aussenden von Signalen an die Umgebung.

Drei Ebenen des Verhaltens

💡 Ausreichendes Training macht den Menschen sicherer und schneller

Das Wahrnehmen

Die Trias der Perzeption

Logische Stufen der Wahrnehmung

Example

Die Sinne des Menschen

Sat, 20 Mar 2021 00:00:00 +0000

Allgemeine Eigenschaften der Sinne

Stufen der Wahrnehmung: physiologisch

Kanalkapazität: Übertragungskapazität jeder Zelle $\times$ Übertragungskapazität jeder Zelle

Der Sehsinn hat die höchste Kanalkapazität.
Zweiter in der Anzahl der Zellen ist der Geruchssinn
Das Gehör hat die niedrigste Schwellenenergie

Der Sehsinn

Verteilung der Rezeptoren (Sehzellen) im Auge

Die Zapfen
- sind in der Fovea konzentriert.
- Sie können Farben unterscheiden, brauchen aber viel Licht (photopisch)
  - Bevorzugte Farbe in Dunkelräumen: blau, in Hellräumen: gelb
- sprechen eher träge auf Helligkeitsänderungen an.
Die Stäbchen
- auf die Peripherie der Netzhaut außerhalb der Fovea verteilt.
- Sie können nur Helligkeitswerte (Grauwerte) unterscheiden, brauchen dafür aber wenig Licht (skotopisch)
- sprechen schnell auf Helligkeitsänderungen an.

	Wo?	Farbesehen?	Licht Brauchen?	Helligkeitsänderungen ansprechen?	Wahrnehmung
Zapfen	in der Fovea konzentriert	können Farben unterscheiden	viel Licht (photopisch)	langsam	Detailwahrnehmung (hochauflösend, schmalwinklig, träge)
Stäbchen	auf die Peripherie der Netzhaut außerhalb der Fovea verteilt	können nur Helligkeitswerte (Grauwerte) unterscheiden	wenig Licht (skotopisch)	schnell	Umfeldwahrnehmung (niedrigauflösend, weitwinklig, flink)

Hell-/Dunkeladaption des menschlichen Auges

Der Pupillenreflex sorgt für eine schnelle Adaption.
Der Hauptteil der Adaption geschieht aber in den Sehzellen. “Hell –> dunkel” ist wesentlich langsamer als “dunkel –> hell”
Hell-/Dunkeladaption in der Fovea (Zapfen).
- Bevorzugte Farbe in Dunkelräumen: blau, in Hellräumen: gelb.

Umfelderkundung durch Blickbewegung

Fixation

Zur Informationsaufnahme verweilt das Auge für 150 – 600 ms auf einer Stelle (das Auge ruht auf einem Punkt)
Sakkade
- Das Auge vollführt zwischen den Fixationen Sprünge, um Objekte auf der Fovea scharf abzubilden (das Auge springt von Punkt zu Punkt)
- keine Informationsübertragung an das Gehirn

Sehfeld

	Kopf	Augen
Gesichtsfeld	Ruhend	Ruhender
Blick-Gesichtsfeld	Ruhender	bewegte
Umblick-Gesichtsfeld	bewegte	bewegte

Die normale Sehachse

Das vertikale Gesichtsfeld

Das horizontale Gesichtsfeld

Das horizontale Blick-Gesichtsfeld

Das horizontale Umblick-Gesichtsfeld

Der Hörsinn

Hörfläche

SPL: Sound Pressure Level (Schalldruckpegel)

angegeben in db (Dezibel): $20 \log\_10 \frac{p}{p\_0}$ ($p\_0 = 20 \mu Pa$)

Gehörminderung im Alter

Richtungshören

Frequenzabhängigkeit des Richtungshörens (interauraler Pegelunterschied)

Grund für das schlechtere Richtungshören bei niederer Frequenz: vermutlich die stärkere Schallleitung durch den Schädelknochen bei tiefereren Tönen, aber auch die großen Wellenlängen.

Weitere Sinne: Tastsinn und Propriozeption

Summary

Die Sinnesorgane reagieren besonders stark auf Reizänderungen

➡️ Wichtige Information zeitlich bzw. örtlich kontrastreich darstellen
Die Sinne unterscheiden sich in ihrer Relation von Reizstärke zu Empfindungsintensität

➡️ Die Sinne entsprechend ihrer Fähigkeit nutzen, Information differenziert aufzunehmen
Das Auge ist ein Erkundungsorgan
- Visuelle Information so einsetzen, dass jede Fokussierung in der Regel Hinweise auf die Folgefokussierung liefert
- Hochstrukturierte visuelle Information im optimalen Gesichtsfeld darstellen
Die Empfindlichkeit des Ohrs ist frequenzabhängig

➡️ Akustische Information innerhalb der Hörflächen präsentieren und akustische Richtungshinweise mit eher hoher Frequenz darbieten
Das somatosensorische System liefert örtlich niedriger aufgelöste Information
- Somatosensorische Information ergänzend zu Seh- und Hörsinn einsetzen
- Den Tastsinn durch Eigenbewegung unterstützen
Die Empfindlichkeit des sensorischen Systems ist von Erwartung und Motivation abhängig

➡️ Erwartung und Motivation der Benutzer analysieren (so gut, wie möglich)

Wirkungskreis Mensch-Maschine-Mensch

Sat, 20 Mar 2021 00:00:00 +0000

Von der Forderung zur Leistung

Forderung

Menschen sehen sich Forderungen gegenübergestellt, denen sie begegnen müssen
Jeder Reiz, der einen Menschen dazu veranlassen kann, sich mit ihm zu beschäftigen, kann als Forderung verstanden werden
Typ
- willentlichen (z.B. der Auftrag eines Kunden)
  - fremdgestellt (jemand anderes fordert etwas von mir)
    - z.B. Taxifahrer erhält von Kunde den Auftrag “Fahre mich zum Bahnhof”
  - selbstgestellt (ich fordere etwas von mir)
    - z.B. Ich will jetzt zum Bahnhof fahren
- unwillentlichen (ein Reiz, auf den ich zwangsweise reagieren muss)

Leistung

Umfang der erwünschten Zustandsänderung
Orientiert an Schmidtke (1993)
$$ \begin{array}{l} \text{Qualität der Erfüllung: } \quad Q = R / T \\\\ \text{Leistung: } \quad L = Q / t \end{array} $$
- $T$: Aufgabenumfang (Umfang der erwünschten Zustandsänderung)
- $R$: Umfang der erfüllten Aufgaben (der erreichten Zustandsänderung)
- $t$: Bei der Aufgabenerfüllung verstrichenen Zeit

Belastung und Beanspruchung

Belastung

Der Prozess der Leistungserbringung benötigt einen Träger, der letztendlich

diejenige Energie umsetzt, die zu Leistungserbringung führt.
- In einem Mensch-Maschine-System erbringen Mensch und Maschine gemeinsam eine Leistung.
Man unterscheidet zwischen
- Größen : messbaren Belastungs
  - physikalische Größen, z. B. eine zu hebende Last
  - informatorische Größen, z. B. die Anzahl von zu fällenden Entscheidungen
- Faktoren : nicht messbaren Belastungs(z. B. seelische Belastung)
Example

Beanspruchung

Während die Belastung die von außen auf den gesamten Organismus oder seine Teile einwirkende Last beschreibt, drückt die Beanspruchung aus, wie diese Last den Organismus in dessen Innerem in Anspruch nimmt
Typ
- objektiver, kapazitätsbezogener (bzw. engpassorientierter)
  - setzt quantitative Modelle der menschlichen Kapazität voraus
- subjektiver (empfundener) Beanspruchung (“gefühlte” Belastung)
  - wird meist mittels Befragung anhand von “Rating”-Skalen bestimmt, z. B. NASA Task Load Index (NASA-TLX)
Example
Einflussgrößen auf die Beanspruchung

Momentane Lastaufnahmekapazität aus dem Aktivitätsniveau: Yerkes-Dodson-Kurve

Das Gesetz besagt, dass zwischen Erregung und Leistung eine umgekehrte U-förmige Beziehung herrscht. Das bedeutet, bei niedrigem oder hohem Erregungsniveau erbringen wir schlechtere Leistungen als bei einem mittlerem Erregungsniveau. Sind wir mittelmäßig aktiviert, zeigen wir unser Leistungsoptimum!
Abhängigkeit der Leistung von der Beanspruchung

Summary

Quantitative Modelle der Informationsverarbeitung

Sat, 20 Mar 2021 00:00:00 +0000

Der “Model Human Processor” (MHP) nach Card, Moran & Newell (1983)

	Zykluszeit $\tau$	Einheit	Kapazität $\mu$	Halbwertszeit $\delta$	Kodierungsform $\kappa$
PerzeptiverProzessor	$\tau\_P = $ 100 [50 - 200] ms
Visuelle Sinnesgedächtnis		Zeichen	17 [7 - 17] Zeichen	200 [70 - 1000] ms	physikalisch
Arbeitsgedächtnis		Merkeinheit (ME)	7 [5 - 9] ME	7 [5 - 226] s	visuell / akustisch
Langzeitgedächtnis		aktivierte logische Erinnerungsstücke	$\infty$	$\infty$	semantisch
Kognitiver Prozessor	$\tau\_C = $ 70 [25 - 170] ms
Motor Prozessor	$\tau\_M = $70 [30 - 170] ms

Perzeptiver Prozessor (Sensor Prozessor)
- sorgt dafür, dass Reize, die uns über die Sinne erreichen, in einen sinnesnahen Speicher, das sogenannte Sinnesgedächtnis geschrieben werden.
- Zykluszeit: 100 [50 - 200] ms
**Visueller Speicher **(“Register”)
- Visuelle Sinnesgedächtnis
  - Einheit: Zeichen
  - Kapazität: 17 [7 - 17] Zeichen
  - Halbwertszeit: 200 [70 - 1000] ms
    
    (Zeit, in der die Wahrscheinlichkeit, dass der Speicherinhalt erinnert werden kann kleiner als 0,5 wird)
  - Kodierungsform: physikalisch (die Bildfigur ist als elektrisches Erregungsmuster repräsentiert.)
Arbeitsgedächtnis (“Arbeitsspeicher”)
- Einheit: Merkeinheit (ME), also aktivierte logische Erinnerungsstücke im Langzeitgedächtnis
  - “Chunk” als Merkeinheit im Arbeitsgedächtnis
- Kapazität: 7 [5 - 9] ME
- Halbwertszeit: 7 [5 - 226] s
- Kodierungsform: visuell / akustisch
Langzeitgedächtnis (“Festplatte”)
- Einheit: aktivierte logische Erinnerungsstücke
- Annahme: “unendliche” Kapazität (“unendlich” = bisher keine obere Schranke für die Kapazität feststellbar)
- Halbwertszeit: $\infty$
- Kodierung: semantisch
Kognitiver Prozessor
- Zykluszeit: 70 [25 - 170] ms
Motorische Prozessor
- Zykluszeit: 70 [30 - 170] ms

“Recognize-Act Cycle” im Arbeitsgedächtnis

Example

10 Operationsprinzipien des MHP

“Recognize-Act” Cycle des kognitiven Prozessors

Mit jedem Zyklus des kognitiven Prozessors initiiert der Inhalt des Arbeitsgedächtnisses mit ihm assoziierte Aktionen im Langzeitgedächtnis; diese Aktionen wiederum verändern den Inhalt des Arbeitsgedächtnisses
Prinzip der variablen Taktrate des perzeptiven Prozessors

Der perzeptive Prozessor arbeitet umso schneller, je intensiver der Stimulus ist.
Prinzip der kontextabhängigen Kodierung (Encoding Specifity Principle)

Der Kontext der Kodierung im Langzeitgedächtnis bestimmt,

was gespeichert wird und das bestimmt wiederum, wie etwas wieder- gefunden wird. Beispiel: Der Begriff »Bank« kann assoziiert mit »Geld« oder »Sitzen« gespeichert bzw. wiedergefunden werden.
Prinzip der Unterscheidung (Discrimination Principle)

Die Schwierigkeit des Wiederauffindens einer Merkeinheit im Langzeit- gedächtnis ist bestimmt durch die Kandidaten im Langzeitgedächtnis, die mit dieser Merkeinheit assoziiert sind. (Oder: Je mehr Kandidaten mit einer bestimmten Merkeinheit assoziiert sind, desto größer ist die Gefahr, dass beim Abrufen Verwechslung eintritt.)
Prinzip der variablen Taktrate des kognitiven Prozessors

Die Taktrate des kognitiven Prozessors ist umso höher, je mehr Anstrengung durch gesteigerte Anforderungen aus der Aufgabe aufgewendet werden muss; sie steigt auch mit wachsender Übung.
Fitts’s Law

Die Zeit, die benötigt wird, um die Hand auf ein Zielfeld der Weite $W$ zu bewegen, das in einem Abstand $D$ von den Hand entfernt liegt, beträgt
$$ T\_{pos} = I\_M \log\_2(\frac{D}{W} + 0.5) $$
- $I\_M = $ 100 [70 - 120] ms
Ergänzung: Steering Law (Gehört nicht zu den 10 Operationsprinzipien)
Das Potenzgesetz der Übung (Power Law of Practice)

Die Zeit $T\_{n}$, die für die $n$-te Wiederholung einer Aufgabe benötigt wird, folgt dem Potenzgesetz
$$ T\_n = T\_1 n^{-\alpha} $$
- $\alpha$ = 0.4 [0.2 - 0.6]
Prinzip der Wahlunsicherheit (Uncertainty Principle)

Die Zeit $T\_{Wahl}$, für die Entscheidung zwischen $n$ Alternativen, hängt von der Unsicherheit über diese Alternativen ab, ausgedrückt als Entropie $H$:
$$ T\_{wahl} = C + kH \quad (\text{Hick's Law}) $$
- $C$: Konstante für $\tau\_P + \tau\_M$
- $k = $ 150 [0 - 150] ms (experimentell ermittelt; wird mit Übung kleiner)
- $\mathrm{H}=\sum\_{i=1}^{n} p\_{i} \log \_{2}\left(1+\frac{1}{p\_{i}}\right)$
  - $p\_i$: Eintrittswahrscheinlichkeit der Alternative $i$
Bsp
Prinzip des verständigen Verhaltens (Rationality Principle)

Ein Mensch handelt so, dass er seine Ziele durch verständiges Verhalten erreicht, gegeben die Struktur der Aufgabe sowie deren Informations- eingang und begrenzt durch sein Wissen und seine Verarbeitungsfähigkeit.

(Siehe GOMS-Modell)
Prinzip des Problemraums (Problem Space Principle)

Verständige Tätigkeit von Menschen zur Lösung von Problemen kann beschrieben werden durch:
- Ein Menge von Wissenszuständen
- Operationen, um einen Wissenszustand in einen anderen zu überführen
- Bedingungen zur Anwendung von Operationen
- Steuerwissen für die Entscheidung, welche Operation als nächste kommt

Das GOMS-Modell

Goals
- Ziele, die mit einer Operation verfolgt werden (Was zu tun ist?)
- z.B. “Ein Zeichen löschen”
Operators
- Operatoren, die für die Zielerreichung benutzt werden (Wie es getan werden kann)
- z. B. ein Tastaturbefehl oder eine Menüauswahl)
Methods: Die Methoden, eine Folge von Operatoren einzusetzen, um ein bestimmtes Ziel zu erreichen.
Selection Rules
- Die Regeln, nach denen Operatoren oder Methoden ausgewählt werden
- z. B. für Kopieren: “Ctrl-C” oder “Hauptmenü > Bearbeiten > Kopieren” oder “Rechte Maustaste > Kopieren”

Hinweise für den Modellgestützten Systementwurf

Sat, 20 Mar 2021 00:00:00 +0000

Informationsdarstellung

Informationsdarstellung als wesentliches Element der Gestaltung für den Informationsfluss

Informations-Codierung

abhängig von der angesprochenen Sinnesmodalität

Informations-Organisation

Organisationsform	Erläuterung	Beispiele
Örtliche Organisation	Anordnung der Elemente auf der Anzeigefläche, Darstellung von Relationen	Tabellen, Graphen
Zeitliche Organisation	Reihenfolge der Darstellung, Bewegung, Verformung	Folgen von Bildern Animationen
Inhaltliche Organisation	Gewichtung der Elemente durch Codierung	Hervorheben durch Form, Farbe, Blinken
Referenzielle Organisation	Netzwerk von Knoten und Zeigern	Hypertext, Hypermedia

Auffälligkeit von Information als gemeinsame Eigenschaft von Codierung und Organisation

Jeder Wahrnehmungszyklus des perzeptuellen Prozessors aktiviert wenigstens eine Merkeinheit für das Arbeitsgedächtnis.
Es wird je Zyklus nicht der gesamte Inhalt des Sinnesgedächtnisses (das Perzept) für das Arbeitsgedächtnis aktiviert, sondern nur der dominante Reizanteil.
- Der dominante Reizanteil ist derjenige Anteil des Perzepts, der über die stärkste Assoziation mit dem Inhalt des Langzeitgedächtnisses verankert ist.
- Je dominanter ein Reizanteil ist, desto auffälliger ist er.
Explizit messbarer Kontrast im Reiz (räumlich, zeitlich) ist für Auffälligkeit notwendig, aber nicht hinreichend. Entscheidend ist die Assoziationsstärke zum Langzeitgedächtnis: die kognitive Auffälligkeit.

Nutz- und Störinformation

Eine dem Menschen dargebrachte Information, wird als Nutzinformation bezeichnet, wenn sie

in einem perzeptiven Prozess Merkeinheiten aktiviert,
deren dadurch ausgelöster »Recognize-Act-Cycle« im Arbeitsgedächtnis eine weitere Merkeinheit aktiviert,
welche zur weiteren Bearbeitung der Aufgabe beiträgt.

Andernfalls ist sie Störinformation.

führt über Störforderungen zu Verlustleistung mit den Folgen
- Energieverlust: kognitiv durch unnötige Gehirnaktivität, motorisch durch unnötige Muskelanspannung
- Zeitverlust: Zeitverbrauch für die unnötige Denk- oder Muskelaktion
- Verwechslung: führt zu Fehlreaktionen
- Überbeanspruchung: Überschreiten der Kapazitätsgrenze

Von der Störforderung zur Verlustleistung

Wirkung von gleichzeitiger Nutz- und Störforderung

Überproportional Steigerung der Beanspruchung durch Erhöhung des Aktivitätsniveaus durch Zusatzbelastung

Wirkung von parallelen Nutzforderungen (konkurrierend)

Parallele Nutzforderungen wirken auf die Leistung wie Störforderung.

Qualitative Gestaltungsregeln, Normen, Richtlinien

Sat, 20 Mar 2021 00:00:00 +0000

DIN EN ISO 9241: Ergonomie der Mensch-System-Interaktion

Leitkriterien

Effektivität

Genauigkeit und Vollständigkeit, mit der die Benutzer ein bestimmtes Ziel erreichen.
Effizienz

Genauigkeit und Vollständigkeit des erzielten Effekts im Verhältnis zum Aufwand der Benutzer
Arbeitszufriedenheit (Akzeptanz)

Positive Einstellung der Benutzer gegenüber der Nutzung des Systems sowie ihre Freiheit von Beeinträchtigungen durch das System

🎯 Ziel: Gebrauchstauglichkeit

(Maß der Effektivität, Effizienz und Arbeitszufrieden- heit, mit der ein Benutzer mit einem gegebenen System vorgegebene Ziele erreichen kann)

Teil 110: Grundlagen der Dialoggestaltung

See also: Notes of DIN EN IS ISO 9241

Ein gut gestalteter Dialog sollte folgende Eigenschaften haben

Aufgabenangemessenheit
- Unterstützt den Benutzer bei der Aufgaben-Erledigung
- Anliegen
  - Minimieren der Interaktionsschritte, die für ein bestimmtes Ergebnis erforderlich sind.
  - Nur die Information anzeigen, die im Kontext wichtig ist (Nutzinformation)
- Bsp:
Selbstbeschreibungsfähigkeit
- Jeder einzelne Dialogschritt ist durch Beschreibung oder Rückmeldung unmittelbar verständlich oder er wird auf Anfrage erklärt.
  Dialog ist selbstbeschreibungsfähig, wenn der Benutzer zu jedem Zeitpunkt weiß:
  - an welcher Stelle im Dialog er sich befindet
  - welche Handlungen unternommen werden können
  - wie diese ausgeführt werden können
- Bsp
Steuerbarkeit
- Der Benutzer soll in der Lage sein, den Dialogablauf zu steuern, d. h. Ablauf, Richtung und Geschwindigkeit zu beeinflussen, bis er sein Ziel erreicht hat.
Erwartungskonformität
- Der Dialog entspricht den Kenntnissen des Benutzers aus seinem Arbeits- gebiet, seiner Ausbildung und seiner Erfahrung. Außerdem ist der Dialog konsistent.
- Bsp: Farben signalisieren Zustand (Rot und blinken –> Warnung)
Fehlertoleranz
- Trotz erkennbar fehlerhafter Eingaben kann das beabsichtigte Arbeitsergebnis mit keinem oder minimalem Korrektur- aufwand erreicht werden.
- Bsp
Individualisierbarkeit
- Der Benutzer kann den Dialog an seine Arbeitsaufgabe sowie seine individuellen Fähigkeiten und Vorlieben anpassen.
- Bsp
Lernförderlichkeit
- Der Benutzer wird beim Erlernen der Anwendung unterstützt und angeleitet.
- Bsp

8 goldenen Regeln von Ben Shneiderman

Qualitative Regeln für die Gestaltung der Mensch-Computer-Schnittstelle

Strebe nach Konsistenz (Strive for consistency)

Similar sequences of actions should have similar terminology in prompts, actions, menus, help and commands.
Biete häufigen Benutzern Abkürzungen (»shortcuts«) an (Enable frequent users to use shortcuts.)

As the frequency of use increases, so do the user’s desires to reduce the number of interactions and to increase the pace of interaction. Abbreviations, function keys, hidden commands, and macro facilities are very helpful to an expert user.
Biete informative Rückmeldungen an (Offer informative feedback)

For every operator action, there should be some system feedback.
Entwerfe abgeschlossene Dialoge (Design dialog to yield closure)

Sequences of actions should be organized into groups with a beginning, middle, and end. The informative feedback at the completion of a group of actions gives the operators the satisfaction of accomplishment, a sense of relief, the signal to drop contingency plans and options from their minds, and an indication that the way is clear to prepare for the next group of actions.
Biete einfache Fehlerbehandlung (Offer simple error handling)

As much as possible, design the system so the user cannot make a serious error. If an error is made, the system should be able to detect the error and offer simple, comprehensible mechanisms for handling the error.
Erlaube einfache Rücksetzmöglichkeiten (Permit easy reversal of actions)

This feature relieves anxiety, since the user knows that errors can be undone; it thus encourages exploration of unfamiliar options. The units of reversibility may be a single action, a data entry, or a complete group of actions.
Lasse den Benutzer Aktionen initiieren und ihn nicht nur reagieren (Support internal locus of control)

This refers to giving users the sense that they are in full control of events occurring in the digital space. Experienced operators strongly desire the sense that they are in charge of the system and that the system responds to their actions. Design the system to make users the initiators of actions rather than the responders.
Halte die Belastung des Kurzzeitgedächtnisses gering (Reduce short-term memory load)

The limitation of human information processing in short-term memory requires that displays be kept simple, multiple page displays be consolidated, window-motion frequency be reduced, and sufficient training time be allotted for codes, mnemonics, and sequences of actions.

Summary:

Resource

7 Grundregeln von Max Syrbe

Beachte die Eigenschaften der Sinnesorgane

Z.B. Gesichtsfeld, Sehschärfe, Hörfläche, Zeitauflösung
Wähle die Prozesszustandsdarstellung aufgabenabhängig

Z.B. für genaue Ablesung digital, für Tendenzablesung analog, für Ablesung von Grenzüberschreitungen binärer Wechsel von Farbe, Symbol/Piktogramm oder Frequenz
Wähle eine der Aufgabe direkt entsprechende Darstellung

Z.B. Prozessbild statt »Uhrenladen«, Drehrichtung statt »+, -«-Tasten
Vermeide hinsichtlich der Aufgabenstellung unnütze Information (Störinformation)
Beachte die unbewusste Aufmerksamkeitssteuerung des Menschen
Beachte populationsstereotype Erwartungen

Z.B. Potentiometer nach rechts gibt größere Werte
Gestalte zusammengehörige Anzeige- und Bedienelemente auffällig gleich und nicht zusammengehörige besonders ungleich

Beispiele

Klausur Vorbereiten

Sat, 20 Mar 2021 00:00:00 +0000

1. Einführung

Gestaltungsdimensionen der Anthropotechnik (Tafel 17)
- drei Gestaltungsdimensionen der Anthropotechnik
- Auf welche Elemente eines Mensch-Maschine-Systems wirken die jeweiligen Gestaltungsdimensionen?
- Mit welcher der drei Gestaltungsdimensionen befasst sich das Gebiet der Anthropotechnik/Ergonomie besonders?
- Auf welche Gestaltungsdimension sollte bei einer gut gestalteten Mensch- Maschine-Verbindung möglichst wenig Aufwand verwendet werden?

2. Phänomene, Teilsysteme, Wirkungsbeziehungen

Definition der drei abstrakte Rollen von Menschen in Mensch- Maschine-Systemen (Tafel 26)
- Nutzer (Customer),
- Betätiger/Bediener (Operator),
- Benutzer (User)
Warum ist bei der Nutzung von Computern oder computergesteuerten Maschinen eine Aufgabenteilung zwischen Mensch und Maschine notwendig? (Tafel 22)
10 Ebenen der überwachten Automatisierung (Tafel 23)
Drei-Ebenen-Modell des menschlichen Verhaltens (Tafel 47.1)

3. Die Sinnes des Menschen

Der Sehsinn

Zwei Phase der Blickbewegung (Tafel 75)
- Fixation
- Sakkade
Ausprägungen des Gesichtsfelds im Bezug auf Kopf und Augen (Tafel 77 - 80)

Der Hörsinn

4. Wirkungskreis Mensch-Maschine-Mensch, Systemgrößen

Diagram von Leistung, Forderung, Belastung, Beanspruchung (Tafel 121)
Gleichung zur Berechung der Beanspruchung
$$ b = \frac{Beanspruchung}{Kapazitaet} $$
Yerkes-Dodson-Kurve

Das Gesetz besagt, dass zwischen Erregung und Leistung eine umgekehrte U-förmige Beziehung herrscht. Das bedeutet, bei niedrigem oder hohem Erregungsniveau erbringen wir schlechtere Leistungen als bei einem mittlerem Erregungsniveau. Sind wir mittelmäßig aktiviert, zeigen wir unser Leistungsoptimum!

5. Quantitative Modelle der Informationsverarbeitung

Der Model-Human-Processor (MHP)
- Diagram für Kognitiver Prozess (mit Zykluszeit, Kapazität)

6. Hinweise für den modellgestüzten Systementwurf

7. Qualitative Gestaltungsregeln, Normen, Richtlinien

7 Kriterien in ISO 9241-110 Dialoggestaltung (+ case study)

Mensch-Maschine-Wechselwirkung in der Anthropomatik (Basiswissen)

Wed, 17 Mar 2021 00:00:00 +0000

Einführung
- Einordnung des Fachgebiets - Begriffe zum Fachgebiet
Phänomene, Teilsysteme, Wirkungsbeziehungen
Die Sinne des Menschen
- Allgemeine Eigenschaften der Sinne
- Der Sehsinn (inkl. Exkurs zu Erkundungsverhalten)
- Der Hörsinn (inkl. Exkurs zu Signaldetektion)
- Weitere Sinne
Wirkungskreis Mensch-Maschine-Mensch, Systemgrößen

- Von der Forderung zur Leistung - Belastung und Beanspruchung
Quantitative Modelle der Informationsverarbeitung
- Der »Model Human Processor«
- Das GOMS-Modell
Hinweise für den modellgestützten Systementwurf

(inkl. Auffälligkeit, Nutz- und Störinformation)
Qualitative Gestaltungsregeln, Normen, Richtlinien
- DIN EN ISO 9241: Ergonomie der Mensch-System-Interaktion
- Die acht goldenen Regeln von Ben Shneiderman
- Die sieben Grundregeln von Max Syrbe
- Beispiele