Karl SE Kroemer

In quanto segue, verranno esaminate tre delle preoccupazioni più importanti del design ergonomico: in primo luogo, quella di controlli, dispositivi per trasferire energia o segnali dall'operatore ad un macchinario; secondo, Indicatori o display, che forniscono informazioni visive all'operatore sullo stato della macchina; e terzo, la combinazione di controlli e display in un pannello o console.

Progettare per l'operatore seduto

Stare seduti è una postura più stabile e meno dispendiosa rispetto allo stare in piedi, ma limita lo spazio di lavoro, in particolare dei piedi, più che stare in piedi. Tuttavia, è molto più facile azionare i comandi a pedale quando si è seduti, rispetto a quando si è in piedi, perché i piedi devono trasferire poco peso corporeo a terra. Inoltre, se la direzione della forza esercitata dal piede è in parte o in gran parte in avanti, la previsione di un sedile con schienale consente l'esercizio di forze piuttosto elevate. (Un tipico esempio di questa disposizione è la posizione dei pedali in un'automobile, che si trovano davanti al guidatore, più o meno al di sotto dell'altezza del sedile.) La Figura 1 mostra schematicamente le posizioni in cui i pedali possono essere posizionati per un operatore seduto. Si noti che le dimensioni specifiche di quello spazio dipendono dall'antropometria degli effettivi operatori.

Figura 1. Spazio di lavoro preferito e regolare per i piedi (in centimetri)

Lo spazio per il posizionamento dei comandi azionati manualmente si trova principalmente davanti al corpo, all'interno di un contorno approssimativamente sferico centrato sul gomito, sulla spalla o da qualche parte tra queste due articolazioni del corpo. La figura 2 mostra schematicamente quello spazio per la collocazione dei comandi. Naturalmente le dimensioni specifiche dipendono dall'antropometria degli operatori.

Figura 2. Area di lavoro preferita e regolare per le mani (in centimetri)

Lo spazio per i display e per i controlli che devono essere guardati è delimitato dalla periferia di una sfera parziale davanti agli occhi e centrata negli occhi. Pertanto, l'altezza di riferimento per tali display e comandi dipende dall'altezza degli occhi dell'operatore seduto e dalle sue posture del tronco e del collo. La posizione preferita per i bersagli visivi più vicini di circa un metro è nettamente al di sotto dell'altezza dell'occhio e dipende dalla vicinanza del bersaglio e dalla postura della testa. Più vicino è il bersaglio, più in basso dovrebbe trovarsi e dovrebbe trovarsi all'interno o vicino al piano mediale (medio-sagittale) dell'operatore.

Conviene descrivere la postura della testa utilizzando la “linea orecchio-occhio” (Kroemer 1994a) che, nella vista laterale, attraversa il foro dell'orecchio destro e la congiunzione delle palpebre dell'occhio destro, mentre la testa non è inclinato su entrambi i lati (le pupille sono allo stesso livello orizzontale nella vista frontale). Di solito si chiama la posizione della testa "eretta" o "eretta" quando l'angolo di beccheggio P (vedi figura 3) tra la linea orecchio-occhio e l'orizzonte è di circa 15°, con gli occhi sopra l'altezza dell'orecchio. La posizione preferita per i bersagli visivi è 25°–65° al di sotto della linea orecchio-occhio (PERDERE in figura 3), con i valori più bassi preferiti dalla maggior parte delle persone per obiettivi vicini che devono essere mantenuti a fuoco. Anche se ci sono grandi variazioni negli angoli preferiti della linea di mira, la maggior parte dei soggetti, in particolare quando invecchiano, preferiscono mettere a fuoco bersagli vicini con grandi PERDERE angoli.

Figura 3. Linea orecchio-occhio

Progettare per l'operatore in piedi

L'azionamento del pedale da parte di un operatore in piedi dovrebbe essere raramente richiesto, perché altrimenti la persona deve trascorrere troppo tempo in piedi su un piede mentre l'altro piede aziona il comando. Ovviamente, l'azionamento simultaneo di due pedali da parte di un operatore in piedi è praticamente impossibile. Mentre l'operatore è fermo, lo spazio per l'ubicazione dei comandi a pedale è limitato a una piccola area sotto il tronco e leggermente davanti ad esso. Camminare fornirebbe più spazio per posizionare i pedali, ma nella maggior parte dei casi è molto poco pratico a causa delle distanze percorse a piedi.

La posizione per i comandi manuali di un operatore in piedi comprende all'incirca la stessa area di un operatore seduto, all'incirca una semisfera davanti al corpo, con il suo centro vicino alle spalle dell'operatore. Per ripetute operazioni di controllo, la parte preferita di quella semisfera sarebbe la sua sezione inferiore. Anche l'area per l'ubicazione dei display è simile a quella adatta ad un operatore seduto, sempre all'incirca una semisfera centrata vicino agli occhi dell'operatore, con le posizioni preferite nella parte inferiore di tale semisfera. Le posizioni esatte per i display, e anche per i controlli che devono essere visti, dipendono dalla postura della testa, come discusso sopra.

L'altezza dei comandi è opportunamente riferita all'altezza del gomito dell'operatore mentre la parte superiore del braccio è appesa alla spalla. L'altezza dei display e dei comandi che devono essere guardati è riferita all'altezza degli occhi dell'operatore. Entrambi dipendono dall'antropometria dell'operatore, che può essere piuttosto diversa per persone basse e alte, per uomini e donne, e per persone di diversa origine etnica.

Comandi a pedale

Occorre distinguere due tipi di controlli: uno è utilizzato per trasferire grandi energie o forze a un macchinario. Esempi di ciò sono i pedali di una bicicletta o il pedale del freno in un veicolo più pesante che non dispone di una funzione di servoassistenza. Un comando a pedale, come un interruttore on-off, in cui un segnale di controllo viene trasmesso al macchinario, richiede solitamente solo una piccola quantità di forza o energia. Sebbene sia opportuno considerare questi due estremi dei pedali, esistono varie forme intermedie ed è compito del progettista determinare quale delle seguenti raccomandazioni di progettazione si applichi meglio tra di esse.

Come accennato in precedenza, l'azionamento ripetuto o continuo del pedale dovrebbe essere richiesto solo da un operatore seduto. Per i comandi destinati a trasmettere grandi energie e forze, si applicano le seguenti regole:

• Posizionare i pedali sotto il corpo, leggermente in avanti, in modo che possano essere azionati con la gamba in una posizione comoda. Lo spostamento orizzontale totale di un pedale alternativo non dovrebbe normalmente superare circa 0.15 m. Per i pedali rotanti, anche il raggio dovrebbe essere di circa 0.15 m. Lo spostamento lineare di un pedale del tipo a interruttore può essere minimo e non deve superare circa 0.15 m.

• I pedali dovrebbero essere progettati in modo tale che la direzione di marcia e la forza del piede siano approssimativamente nella linea che si estende dall'anca attraverso l'articolazione della caviglia dell'operatore.

• I pedali azionati dalla flessione e dall'estensione del piede nell'articolazione della caviglia dovrebbero essere disposti in modo tale che nella posizione normale l'angolo tra la parte inferiore della gamba e il piede sia di circa 90°; durante il funzionamento, tale angolo può essere aumentato fino a circa 120°.

• I comandi a pedale che forniscono semplicemente segnali al macchinario dovrebbero normalmente avere due posizioni discrete, come ON o OFF. Si noti, tuttavia, che la distinzione tattile tra le due posizioni può essere difficile con il piede.

Selezione dei controlli

La selezione tra diversi tipi di controlli deve essere effettuata in base alle seguenti esigenze o condizioni:

• Funzionamento a mano oa piede

• Quantità di energie e forze trasmesse

• Applicazione di input "continui", come guidare un'automobile

• Esecuzione di "azioni discrete", ad esempio (a) attivazione o spegnimento di apparecchiature, (b) selezione di una delle diverse regolazioni distinte, come il passaggio da un canale TV o radio a un altro, o (c) esecuzione di immissione di dati, come con una tastiera.

L'utilità funzionale dei controlli determina anche le procedure di selezione. I criteri principali sono i seguenti:

• Il tipo di controllo deve essere compatibile con le aspettative stereotipate o comuni (ad esempio, utilizzando un pulsante o un interruttore a levetta per accendere una luce elettrica, non una manopola).

• Le dimensioni e le caratteristiche di movimento del comando devono essere compatibili con l'esperienza stereotipata e la pratica passata (ad esempio, fornire un grande volante per il funzionamento a due mani di un'automobile, non una leva).

• La direzione di funzionamento di un controllo deve essere compatibile con aspettative stereotipate o comuni (ad esempio, un controllo ON viene premuto o tirato, non ruotato a sinistra).

• L'azionamento manuale viene utilizzato per comandi che richiedono una forza ridotta e una regolazione fine, mentre l'azionamento a pedale è adatto per regolazioni grossolane e forze elevate (si consideri tuttavia l'uso comune dei pedali, in particolare dei pedali dell'acceleratore, nelle automobili, che non è conforme a questo principio) .

• Il controllo deve essere "sicuro" in quanto non può essere operato inavvertitamente né in modi eccessivi o incoerenti con lo scopo previsto.

Tabella 1. Movimenti di controllo ed effetti attesi

Vuoto: non applicabile; + Il più preferito; – meno preferito. ¹ Con controllo a grilletto. ² Con interruttore push-pull. ³ Su negli Stati Uniti, giù in Europa.

Fonte: Modificato da Kroemer 1995.

La tabella 1 e la tabella 2 aiutano nella selezione dei controlli appropriati. Tuttavia, si noti che esistono poche regole "naturali" per la selezione e la progettazione dei controlli. La maggior parte delle attuali raccomandazioni sono puramente empiriche e si applicano ai dispositivi esistenti e agli stereotipi occidentali.

Tabella 2. Relazioni controllo-effetto dei controlli manuali comuni

Vuoto: non applicabile; +: Il più preferito; –: Meno preferito; = Meno preferito. ¹ Stimato (nessun esperimento noto).

Fonte: Modificato da Kroemer 1995.

La Figura 4 presenta esempi di controlli "detent", caratterizzati da fermi discreti o arresti in cui il controllo si ferma. Rappresenta inoltre i tipici controlli "continui" in cui l'operazione di controllo può avvenire ovunque all'interno del campo di regolazione, senza la necessità di essere impostata in una determinata posizione.

Figura 4. Alcuni esempi di controlli "detent" e "continui".

Il dimensionamento dei controlli è in gran parte una questione di esperienze passate con vari tipi di controllo, spesso guidati dal desiderio di ridurre al minimo lo spazio necessario in un pannello di controllo, e sia per consentire operazioni simultanee di controlli adiacenti o per evitare l'attivazione simultanea involontaria. Inoltre, la scelta delle caratteristiche di progettazione sarà influenzata da considerazioni quali se i comandi debbano essere collocati all'aperto o in ambienti riparati, in apparecchiature fisse o veicoli in movimento, oppure possano comportare l'uso di mani nude o di guanti e muffole. Per queste condizioni consultare le letture alla fine del capitolo.

Diverse norme operative disciplinano la disposizione e il raggruppamento dei controlli. Questi sono elencati nella tabella 3. Per maggiori dettagli, controllare i riferimenti elencati alla fine di questa sezione e Kroemer, Kroemer e Kroemer-Elbert (1994).

Tabella 3. Regole per la disposizione dei controlli

Fonte: Modificato da Kroemer, Kroemer e Kroemer-Elbert 1994.
Riprodotto con il permesso di Prentice-Hall. Tutti i diritti riservati.

Prevenzione del funzionamento accidentale

Di seguito sono riportati i mezzi più importanti per proteggersi dall'attivazione involontaria dei controlli, alcuni dei quali possono essere combinati:

• Individuare e orientare il comando in modo che l'operatore non lo colpisca o lo sposti accidentalmente nella normale sequenza delle operazioni di comando.

• Recedere, schermare o circondare il controllo con barriere fisiche.

• Coprire il controllo o proteggerlo fornendo un perno, un lucchetto o altri mezzi che devono essere rimossi o rotti prima che il controllo possa essere azionato.

• Fornire una resistenza extra (per attrito viscoso o di Coulomb, per caricamento a molla o per inerzia) in modo che sia richiesto uno sforzo insolito per l'attuazione.

• Fornire un mezzo di "ritardo" in modo che il comando debba passare attraverso una posizione critica con un movimento insolito (come nel meccanismo del cambio di un'automobile).

• Fornire l'interblocco tra i controlli in modo che sia necessaria l'operazione preventiva di un controllo correlato prima che il controllo critico possa essere attivato.

Si noti che questi progetti di solito rallentano il funzionamento dei controlli, il che può essere dannoso in caso di emergenza.

Dispositivi di inserimento dati

Quasi tutti i controlli possono essere utilizzati per inserire dati su un computer o altro dispositivo di archiviazione dati. Tuttavia, siamo più abituati alla pratica di utilizzare una tastiera con pulsanti. Sulla tastiera originale della macchina da scrivere, che è diventata lo standard anche per le tastiere dei computer, i tasti erano disposti in una sequenza sostanzialmente alfabetica, che è stata modificata per vari motivi, spesso oscuri. In alcuni casi, le lettere che si susseguono frequentemente nel testo comune sono state distanziate in modo che le barre originali a caratteri meccanici non potessero impigliarsi se colpite in rapida sequenza. Le "colonne" di tasti corrono in linee approssimativamente diritte, così come le "righe" di tasti. Tuttavia, le punte delle dita non sono allineate in questo modo e non si muovono in questo modo quando le dita della mano sono flesse o estese o spostate lateralmente.

Negli ultimi cento anni sono stati fatti molti tentativi per migliorare le prestazioni di digitazione modificando il layout della tastiera. Questi includono il trasferimento dei tasti all'interno del layout standard o la modifica del layout della tastiera. La tastiera è stata divisa in sezioni separate e sono stati aggiunti set di tasti (come i tasti numerici). Le disposizioni dei tasti adiacenti possono essere modificate alterando la spaziatura, l'offset l'uno dall'altro o dalle linee di riferimento. La tastiera può essere divisa in sezioni per la mano sinistra e destra e tali sezioni possono essere inclinate lateralmente, inclinate e inclinate.

La dinamica del funzionamento dei tasti a pulsante è importante per l'utente, ma è difficile da misurare durante il funzionamento. Pertanto, le caratteristiche di forza-spostamento dei tasti sono comunemente descritte per i test statici, il che non è indicativo del funzionamento effettivo. Secondo la pratica corrente, i tasti delle tastiere dei computer hanno uno spostamento abbastanza ridotto (circa 2 mm) e mostrano una resistenza di "snap-back", ovvero una diminuzione della forza di azionamento nel punto in cui si ottiene l'azionamento del tasto. Invece di singoli tasti separati, alcune tastiere sono costituite da una membrana con interruttori al di sotto che, se premuti nella posizione corretta, generano l'input desiderato con uno spostamento minimo o nullo. Il principale vantaggio della membrana è che la polvere oi fluidi non possono penetrarvi; tuttavia, a molti utenti non piace.

Ci sono alternative al principio "una chiave-un carattere"; invece, si possono generare input con vari mezzi combinatori. Uno è "chording", nel senso che due o più controlli vengono azionati contemporaneamente per generare un carattere. Ciò pone requisiti sulle capacità di memoria dell'operatore, ma richiede l'uso di pochissime chiavi. Altri sviluppi utilizzano controlli diversi dal pulsante a pressione binaria, sostituendolo con leve, levette o sensori speciali (come un guanto strumentato) che rispondono ai movimenti delle dita della mano.

Per tradizione, la digitazione e l'accesso al computer sono stati effettuati mediante l'interazione meccanica tra le dita dell'operatore e dispositivi come tastiera, mouse, trackball o penna ottica. Eppure ci sono molti altri mezzi per generare input. Il riconoscimento vocale sembra una tecnica promettente, ma possono essere impiegati altri metodi. Potrebbero utilizzare, ad esempio, indicare, gesti, espressioni facciali, movimenti del corpo, guardare (dirigere lo sguardo), movimenti della lingua, respirazione o linguaggio dei segni per trasmettere informazioni e generare input a un computer. Lo sviluppo tecnico in quest'area è molto in evoluzione e, come indicano i numerosi dispositivi di input non tradizionali utilizzati per i giochi per computer, l'accettazione di dispositivi diversi dalla tradizionale tastiera binaria tap-down è del tutto fattibile nel prossimo futuro. Le discussioni sugli attuali dispositivi a tastiera sono state fornite, ad esempio, da Kroemer (1994b) e McIntosh (1994).

Displays

I display forniscono informazioni sullo stato delle apparecchiature. I display possono essere applicati al senso visivo dell'operatore (luci, bilance, contatori, tubi a raggi catodici, elettronica a schermo piatto, ecc.), al senso uditivo (campane, clacson, messaggi vocali registrati, suoni generati elettronicamente, ecc.) o a il senso del tatto (comandi sagomati, Braille, ecc.). Etichette, istruzioni scritte, avvertenze o simboli ("icone") possono essere considerati tipi speciali di display.

Le quattro “regole cardinali” per i display sono:

1. Visualizzare solo le informazioni essenziali per un'adeguata prestazione lavorativa.
2. Visualizzare le informazioni solo con la precisione necessaria per le decisioni e le azioni dell'operatore.
3. Presentare le informazioni nella forma più diretta, semplice, comprensibile e utilizzabile.
4. Presentare le informazioni in modo tale che il guasto o il malfunzionamento del display stesso risultino immediatamente evidenti.

La selezione di un display uditivo o visivo dipende dalle condizioni e dagli scopi prevalenti. L'obiettivo del display può essere quello di fornire:

• informazioni storiche sullo stato passato del sistema, come la rotta percorsa da una nave

• informazioni di stato sullo stato attuale del sistema, come il testo già immesso in un word processor o la posizione attuale di un aeroplano

• informazioni predittive, ad esempio sulla posizione futura di una nave, date determinate impostazioni di governo

• istruzioni o comandi che dicono all'operatore cosa fare, ed eventualmente come farlo.

Un display visivo è più appropriato se l'ambiente è rumoroso, l'operatore rimane sul posto, il messaggio è lungo e complesso, e soprattutto se si tratta della posizione spaziale di un oggetto. Un display uditivo è appropriato se il posto di lavoro deve essere tenuto al buio, l'operatore si sposta e il messaggio è breve e semplice, richiede un'attenzione immediata e si occupa di eventi e tempo.

Display visivi

Esistono tre tipi fondamentali di display visivi: (1) Il dai un'occhiata il display indica se esiste o meno una determinata condizione (ad esempio una luce verde indica il normale funzionamento). (2) Il qualitativo Il display indica lo stato di una variabile che cambia o il suo valore approssimativo o la sua tendenza di cambiamento (ad esempio, un puntatore si sposta all'interno di un intervallo “normale”). (3) Il quantitativo display mostra informazioni esatte che devono essere accertate (ad esempio, per trovare una posizione su una mappa, per leggere un testo o per disegnare sul monitor di un computer), oppure può indicare un valore numerico esatto che deve essere letto dall'operatore (ad esempio , un tempo o una temperatura).

Le linee guida di progettazione per i display visivi sono:

• Disporre i display in modo che l'operatore possa individuarli e identificarli facilmente senza inutili ricerche. (Questo di solito significa che i display dovrebbero trovarsi all'interno o vicino al piano mediale dell'operatore e al di sotto o all'altezza degli occhi.)

• Raggruppa i display in modo funzionale o sequenziale in modo che l'operatore possa utilizzarli facilmente.

• Assicurarsi che tutti i display siano adeguatamente illuminati o illuminanti, codificati ed etichettati in base alla loro funzione.

• Utilizzare luci, spesso colorate, per indicare lo stato di un sistema (ad esempio ON o OFF) o per avvisare l'operatore che il sistema, o un sottosistema, non è operativo e che è necessario intraprendere un'azione speciale. I significati comuni dei colori della luce sono elencati nella figura 5. Il rosso lampeggiante indica una condizione di emergenza che richiede un'azione immediata. Un segnale di emergenza è più efficace quando combina i suoni con una luce rossa lampeggiante.

Figura 5. Codice colore delle spie luminose

Per informazioni più complesse e dettagliate, in particolare informazioni quantitative, viene tradizionalmente utilizzato uno dei quattro diversi tipi di display: (1) un puntatore mobile (con scala fissa), (2) una scala mobile (con puntatore fisso), (3) contatori o (4) visualizzazioni "pittoriche", in particolare generate al computer su un monitor. La Figura 6 elenca le principali caratteristiche di questi tipi di display.

Figura 6. Caratteristiche dei display

Di solito è preferibile utilizzare un puntatore mobile piuttosto che una scala mobile, con la scala diritta (disposta orizzontalmente o verticalmente), curva o circolare. Le bilance dovrebbero essere semplici e ordinate, con graduazione e numerazione progettate in modo tale da poter ottenere rapidamente letture corrette. I numeri dovrebbero trovarsi al di fuori dei contrassegni della scala in modo che non siano oscurati dal puntatore. Il puntatore dovrebbe terminare con la punta direttamente sul segno. La scala dovrebbe segnare le divisioni solo così finemente come l'operatore deve leggere. Tutti i marchi principali devono essere numerati. Le progressioni sono contrassegnate al meglio con intervalli di una, cinque o dieci unità tra i segni maggiori. I numeri dovrebbero aumentare da sinistra a destra, dal basso verso l'alto o in senso orario. Per dettagli sulle dimensioni delle scale fare riferimento a standard come quelli elencati da Cushman e Rosenberg 1991 o Kroemer 1994a.

A partire dagli anni '1980, i display meccanici con puntatori e scale stampate sono stati sempre più sostituiti da display "elettronici" con immagini generate al computer o dispositivi a stato solido che utilizzano diodi emettitori di luce (vedi Snyder 1985a). Le informazioni visualizzate possono essere codificate con i seguenti mezzi:

• forme, come dritte o circolari

• alfanumerico, cioè lettere, numeri, parole, abbreviazioni

• figure, quadri, illustrazioni, icone, simboli, in vari livelli di astrazione, come il profilo di un aeroplano contro l'orizzonte

• sfumature di nero, bianco o grigio

• colori.

Sfortunatamente, molti display generati elettronicamente sono sfocati, spesso eccessivamente complessi e colorati, difficili da leggere e richiedono un'esatta messa a fuoco e molta attenzione, che possono distrarre dall'attività principale, ad esempio guidare un'auto. In questi casi sono state spesso violate le prime tre delle quattro “regole cardinali” sopra elencate. Inoltre, molti puntatori, contrassegni e caratteri alfanumerici generati elettronicamente non erano conformi alle linee guida stabilite per la progettazione ergonomica, soprattutto se generati da segmenti di linea, linee di scansione o matrici di punti. Sebbene alcuni di questi progetti difettosi fossero tollerati dagli utenti, la rapida innovazione e il miglioramento delle tecniche di visualizzazione consentono molte soluzioni migliori. Tuttavia, lo stesso rapido sviluppo porta al fatto che le dichiarazioni stampate (anche se attuali e complete quando appaiono) stanno diventando rapidamente obsolete. Pertanto, nessuno è dato in questo testo. Le compilation sono state pubblicate da Cushman e Rosenberg (1991), Kinney e Huey (1990) e Woodson, Tillman e Tillman (1991).

La qualità complessiva dei display elettronici è spesso carente. Una misura utilizzata per valutare la qualità dell'immagine è la funzione di trasferimento della modulazione (MTF) (Snyder 1985b). Descrive la risoluzione del display utilizzando uno speciale segnale di test sinusoidale; tuttavia, i lettori hanno molti criteri riguardo alla preferenza dei display (Dillon 1992).

I display monocromatici hanno un solo colore, solitamente verde, giallo, ambra, arancione o bianco (acromatico). Se più colori appaiono sullo stesso display cromatico, dovrebbero essere facilmente discriminati. È meglio visualizzare non più di tre o quattro colori contemporaneamente (preferibilmente rosso, verde, giallo o arancione e ciano o viola). Tutto dovrebbe fortemente contrastare con lo sfondo. Una regola adatta, infatti, è disegnare prima per contrasto, cioè in termini di bianco e nero, e poi aggiungere i colori con parsimonia.

Nonostante le numerose variabili che, singolarmente e interagendo tra loro, influenzano l'uso di display a colori complessi, Cushman e Rosenberg (1991) hanno compilato linee guida per l'uso del colore nei display; questi sono elencati nella figura 7.

Figura 7. Linee guida per l'uso dei colori nei display

Altri suggerimenti sono i seguenti:

• Il blu (preferibilmente desaturato) è un buon colore per sfondi e forme grandi. Tuttavia, il blu non deve essere utilizzato per testo, linee sottili o forme piccole.

• Il colore dei caratteri alfanumerici deve contrastare con quello dello sfondo.

• Quando si utilizza il colore, utilizzare la forma come segnale ridondante (ad esempio, tutti i simboli gialli sono triangoli, tutti i simboli verdi sono cerchi, tutti i simboli rossi sono quadrati). La codifica ridondante rende il display molto più accettabile per gli utenti che hanno problemi di visione dei colori.

• Con l'aumentare del numero di colori, dovrebbero essere aumentate anche le dimensioni degli oggetti con codice colore.

• Il rosso e il verde non devono essere utilizzati per simboli piccoli e forme piccole nelle aree periferiche di display di grandi dimensioni.

• L'uso di colori avversari (rosso e verde, giallo e blu) uno accanto all'altro o in una relazione oggetto/sfondo a volte è vantaggioso e talvolta dannoso. Non è possibile fornire linee guida generali; una soluzione dovrebbe essere determinata per ogni caso.

• Evita di visualizzare contemporaneamente diversi colori molto saturi e spettralmente estremi.

Pannelli di controllo e display

I display così come i controlli dovrebbero essere disposti in pannelli in modo che siano di fronte all'operatore, cioè vicino al piano mediale della persona. Come discusso in precedenza, i controlli dovrebbero trovarsi vicino all'altezza del gomito e visualizzare sotto o all'altezza degli occhi, indipendentemente dal fatto che l'operatore sia seduto o in piedi. I comandi utilizzati di rado o i display meno importanti possono essere posizionati più ai lati o più in alto.

Spesso, le informazioni sul risultato dell'operazione di controllo vengono visualizzate su uno strumento. In questo caso, il display dovrebbe essere posizionato vicino al controllo in modo che l'impostazione del controllo possa essere eseguita senza errori, in modo rapido e conveniente. L'assegnazione è solitamente più chiara quando il controllo è direttamente sotto oa destra del display. Bisogna fare attenzione che la mano non copra il display quando si aziona il comando.

Esistono aspettative popolari di relazioni controllo-visualizzazione, ma spesso vengono apprese, possono dipendere dal background culturale e dall'esperienza dell'utente e queste relazioni spesso non sono forti. Le relazioni di movimento previste sono influenzate dal tipo di controllo e visualizzazione. Quando entrambi sono lineari o rotanti, l'aspettativa stereotipata è che si muovano in direzioni corrispondenti, ad esempio entrambi verso l'alto o entrambi in senso orario. Quando i movimenti sono incongruenti, in generale valgono le seguenti regole:

• In senso orario per aumentare. Ruotando il comando in senso orario si aumenta il valore visualizzato.

• Regola di scorrimento degli ingranaggi di Warrick. Ci si aspetta che un display (puntatore) si muova nella stessa direzione del lato del controllo vicino a (cioè orientato con) il display.

Il rapporto di spostamento del controllo e del display (rapporto C/D o guadagno D/C) descrive quanto deve essere spostato un controllo per regolare un display. Se molto movimento del controllo produce solo un piccolo movimento del display, una volta si parla di un elevato rapporto C/D e del controllo che ha una bassa sensibilità. Spesso, due movimenti distinti sono coinvolti nella realizzazione di un'impostazione: prima un rapido movimento primario ("rotazione") verso una posizione approssimativa, quindi una regolazione fine dell'impostazione esatta. In alcuni casi, si assume come rapporto C/D ottimale quello che minimizza la somma di questi due movimenti. Tuttavia, il rapporto più adatto dipende dalle circostanze date; deve essere determinato per ogni applicazione.

Etichette e avvertenze

per il tuo brand

Idealmente, non dovrebbe essere richiesta alcuna etichetta sull'apparecchiatura o su un controllo per spiegarne l'uso. Spesso, tuttavia, è necessario utilizzare etichette in modo da poter localizzare, identificare, leggere o manipolare comandi, display o altri elementi dell'apparecchiatura. L'etichettatura deve essere effettuata in modo che le informazioni siano fornite in modo accurato e rapido. Per questo, si applicano le linee guida nella tabella 4.

Tabella 4. Linee guida per le etichette

Fonte: Modificato da Kroemer, Kroemer e Kroemer-Elbert 1994
(riprodotto con il permesso di Prentice-Hall; tutti i diritti riservati).

Il carattere (tipo di carattere) dovrebbe essere semplice, in grassetto e verticale, come Futura, Helvetica, Namel, Tempo e Vega. Si noti che la maggior parte dei caratteri generati elettronicamente (formati da LED, LCD o matrice di punti) sono generalmente inferiori ai caratteri stampati; pertanto, è necessario prestare particolare attenzione a renderli il più leggibili possibile.

• Le altezza di caratteri dipende dalla distanza di visione:

distanza di visione 35 cm, altezza consigliata 22 mm

distanza di visione 70 cm, altezza consigliata 50 mm

distanza di visione 1 m, altezza consigliata 70 mm

distanza di visione 1.5 m, altezza consigliata almeno 1 cm.

• Le rapporto tra la larghezza del tratto e l'altezza del carattere deve essere compreso tra 1:8 e 1:6 per lettere nere su sfondo bianco e tra 1:10 e 1:8 per lettere bianche su sfondo nero.

• Le rapporto tra la larghezza del carattere e l'altezza del carattere dovrebbe essere di circa 3:5.

• Le spazio tra le lettere dovrebbe essere almeno una larghezza del tratto.

• Le spazio tra le parole deve avere almeno una larghezza di carattere.

• Nel testo continuo, mescola lettere maiuscole e minuscole; per etichette, utilizzare solo lettere maiuscole.

Avvertenze

Idealmente, tutti i dispositivi dovrebbero essere sicuri da usare. In realtà, spesso questo non può essere ottenuto attraverso il design. In questo caso, è necessario avvertire gli utenti dei pericoli associati all'uso del prodotto e fornire istruzioni per un uso sicuro per evitare lesioni o danni.

È preferibile avere un avviso "attivo", solitamente costituito da un sensore che rileva l'uso inappropriato, combinato con un dispositivo di avviso che avverte l'uomo di un pericolo imminente. Tuttavia, nella maggior parte dei casi, vengono utilizzate avvertenze "passive", solitamente costituite da un'etichetta attaccata al prodotto e da istruzioni per un uso sicuro nel manuale dell'utente. Tali avvisi passivi si affidano completamente all'utente umano per riconoscere una situazione pericolosa esistente o potenziale, per ricordare l'avviso e comportarsi con prudenza.

Le etichette e i segnali di avvertenza passiva devono essere attentamente progettati seguendo le più recenti leggi e normative governative, gli standard nazionali e internazionali e le migliori informazioni di ingegneria umana applicabili. Le etichette e i cartelli di avvertenza possono contenere testo, grafica e immagini, spesso grafica con testo ridondante. La grafica, in particolare immagini e pittogrammi, può essere utilizzata da persone con background culturali e linguistici diversi, se queste rappresentazioni sono selezionate con cura. Tuttavia, utenti con età, esperienze e background etnici ed educativi diversi possono avere percezioni piuttosto diverse dei pericoli e degli avvertimenti. Pertanto, la progettazione di a sicura prodotto è di gran lunga preferibile all'applicazione di avvertenze a un prodotto inferiore.

Di ritorno

Nella progettazione delle apparecchiature è della massima importanza tenere pienamente conto del fatto che un operatore umano ha sia capacità che limiti nell'elaborazione delle informazioni, che sono di natura variabile e che si trovano a vari livelli. Le prestazioni in condizioni di lavoro effettive dipendono fortemente dalla misura in cui un progetto ha tenuto conto o ignorato queste potenzialità e i loro limiti. Di seguito verrà offerto un breve abbozzo di alcuni dei temi principali. Si farà riferimento ad altri contributi di questo volume, dove si approfondirà un tema.

È comune distinguere tre livelli principali nell'analisi dell'elaborazione delle informazioni umane, vale a dire il livello percettivo, le livello decisionale e la livello motorio. Il livello percettivo è suddiviso in tre ulteriori livelli, relativi all'elaborazione sensoriale, all'estrazione delle caratteristiche e all'identificazione del percetto. A livello decisionale, l'operatore riceve informazioni percettive e sceglie una reazione ad esse che viene infine programmata e attualizzata a livello motorio. Questo descrive solo il flusso di informazioni nel caso più semplice di una reazione di scelta. È evidente, tuttavia, che le informazioni percettive possono accumularsi ed essere combinate e diagnosticate prima di suscitare un'azione. Ancora una volta, potrebbe sorgere la necessità di selezionare le informazioni in vista del sovraccarico percettivo. Infine, la scelta di un'azione appropriata diventa più un problema quando ci sono diverse opzioni, alcune delle quali possono essere più appropriate di altre. Nella presente discussione, l'accento sarà posto sui fattori percettivi e decisionali dell'elaborazione delle informazioni.

Capacità e limiti percettivi

Limiti sensoriali

La prima categoria di limiti di elaborazione è sensoriale. La loro rilevanza per l'elaborazione delle informazioni è ovvia poiché l'elaborazione diventa meno affidabile man mano che le informazioni si avvicinano ai limiti di soglia. Questa può sembrare un'affermazione abbastanza banale, tuttavia, i problemi sensoriali non sono sempre chiaramente riconosciuti nei progetti. Ad esempio, i caratteri alfanumerici nei sistemi di segnaletica dovrebbero essere sufficientemente grandi da essere leggibili a una distanza compatibile con la necessità di un'azione appropriata. La leggibilità, a sua volta, dipende non solo dalla dimensione assoluta dei caratteri alfanumerici ma anche dal contrasto e - vista l'inibizione laterale - anche dalla quantità totale di informazioni sul segno. In particolare, in condizioni di scarsa visibilità (es. pioggia o nebbia durante la guida o il volo) la leggibilità è un problema considerevole che richiede misure aggiuntive. I segnali stradali e gli indicatori stradali sviluppati più di recente sono generalmente ben progettati, ma i segnali vicino e all'interno degli edifici sono spesso illeggibili. Le unità di visualizzazione sono un altro esempio in cui i limiti sensoriali di dimensioni, contrasto e quantità di informazioni giocano un ruolo importante. Nel dominio uditivo alcuni dei principali problemi sensoriali sono legati alla comprensione del parlato in ambienti rumorosi o in sistemi di trasmissione audio di scarsa qualità.

Estrazione delle caratteristiche

Fornite informazioni sensoriali sufficienti, la prossima serie di problemi di elaborazione delle informazioni si riferisce all'estrazione di caratteristiche dalle informazioni presentate. La ricerca più recente ha dimostrato ampiamente che un'analisi delle caratteristiche precede la percezione di interi significativi. L'analisi delle caratteristiche è particolarmente utile per individuare uno speciale oggetto deviante tra molti altri. Ad esempio, un valore essenziale su un display contenente molti valori può essere rappresentato da un singolo colore o dimensione deviante, caratteristica che quindi attira l'attenzione immediata o "salta fuori". Teoricamente, esiste l'assunzione comune di "mappe delle caratteristiche" per diversi colori, dimensioni, forme e altre caratteristiche fisiche. Il valore di attenzione di una caratteristica dipende dalla differenza di attivazione delle mappe delle caratteristiche che appartengono alla stessa classe, ad esempio il colore. Pertanto, l'attivazione di una mappa delle caratteristiche dipende dalla discriminabilità delle caratteristiche devianti. Ciò significa che quando ci sono poche istanze di molti colori su uno schermo, la maggior parte delle mappe delle caratteristiche dei colori sono quasi ugualmente attivate, il che ha l'effetto che nessuno dei colori viene visualizzato.

Allo stesso modo viene fuori un singolo annuncio pubblicitario in movimento, ma questo effetto scompare del tutto quando ci sono diversi stimoli in movimento nel campo visivo. Il principio della diversa attivazione delle mappe delle caratteristiche viene applicato anche quando si allineano i puntatori che indicano i valori ideali dei parametri. Una deviazione di un puntatore è indicata da una pendenza deviante che viene rilevata rapidamente. Se ciò non è realizzabile, una deviazione pericolosa potrebbe essere indicata da un cambiamento di colore. Pertanto, la regola generale per il design è utilizzare solo pochissime caratteristiche devianti su uno schermo e riservarle solo per le informazioni più essenziali. La ricerca di informazioni rilevanti diventa ingombrante nel caso di congiunzioni di funzioni. Ad esempio, è difficile individuare un grande oggetto rosso tra piccoli oggetti rossi e grandi e piccoli oggetti verdi. Se possibile, le congiunzioni dovrebbero essere evitate quando si cerca di progettare per una ricerca efficiente.

Dimensioni separabili e integrali

Le caratteristiche sono separabili quando possono essere modificate senza influenzare la percezione di altre caratteristiche di un oggetto. Le lunghezze delle linee degli istogrammi sono un esempio calzante. D'altra parte, le caratteristiche integrali si riferiscono a caratteristiche che, se modificate, modificano l'aspetto totale dell'oggetto. Ad esempio, non si possono cambiare i lineamenti della bocca in un disegno schematico di un volto senza alterare l'aspetto complessivo dell'immagine. Di nuovo, colore e luminosità sono integrali nel senso che non si può cambiare un colore senza alterare contemporaneamente l'impressione di luminosità. I principi delle caratteristiche separabili e integrali, e delle proprietà emergenti che evolvono dai cambiamenti delle singole caratteristiche di un oggetto, sono applicati nelle cosiddette integrato or diagnostica visualizza. La logica di questi display è che, invece di visualizzare i singoli parametri, diversi parametri sono integrati in un unico display, la cui composizione totale indica cosa potrebbe effettivamente non funzionare in un sistema.

La presentazione dei dati nelle sale di controllo è ancora spesso dominata dalla filosofia secondo cui ogni singola misura dovrebbe avere il proprio indicatore. La presentazione frammentaria delle misure comporta che l'operatore abbia il compito di integrare le evidenze provenienti dalle varie singole visualizzazioni in modo da diagnosticare un potenziale problema. Al momento dei problemi nella centrale nucleare di Three Mile Island negli Stati Uniti, una quarantina o una cinquantina di display registravano una qualche forma di disordine. L'operatore aveva quindi il compito di diagnosticare cosa effettivamente non andava integrando le informazioni provenienti da quella miriade di display. I display integrali possono essere utili per diagnosticare il tipo di errore, poiché combinano varie misure in un unico schema. Differenti pattern del display integrato, poi, possono essere diagnostici rispetto a specifici errori.

Un classico esempio di display diagnostico, che è stato proposto per le sale di controllo nucleari, è mostrato in figura 1. Visualizza un numero di misure come raggi di uguale lunghezza in modo che un poligono regolare rappresenti sempre condizioni normali, mentre diverse distorsioni possono essere collegate con diversi tipi di problemi nel processo.

Figura 1. Nella situazione normale tutti i valori dei parametri sono uguali, creando un esagono. Nella deviazione, alcuni dei valori sono cambiati creando una specifica distorsione.

Non tutti i display integrali sono ugualmente discriminabili. Per illustrare il problema, una correlazione positiva tra le due dimensioni di un rettangolo crea differenze di superficie, pur mantenendo una forma uguale. In alternativa, una correlazione negativa crea differenze di forma pur mantenendo una superficie uguale. Il caso in cui la variazione delle dimensioni integrali crea una nuova forma è stato indicato come rivelatore di una proprietà emergente del patterning, che si aggiunge alla capacità dell'operatore di discriminare i pattern. Le proprietà emergenti dipendono dall'identità e dalla disposizione delle parti ma non sono identificabili con nessuna singola parte.

Le visualizzazioni di oggetti e configurazioni non sono sempre vantaggiose. Il fatto stesso che siano integrali significa che le caratteristiche delle singole variabili sono più difficili da percepire. Il punto è che, per definizione, le dimensioni integrali sono mutuamente dipendenti, offuscando così i loro singoli costituenti. Ci possono essere circostanze in cui ciò è inaccettabile, mentre si può ancora desiderare di trarre profitto dalle proprietà diagnostiche simili a modelli, che sono tipiche della visualizzazione dell'oggetto. Un compromesso potrebbe essere un tradizionale display grafico a barre. Da un lato, i grafici a barre sono abbastanza separabili. Tuttavia, quando posizionate in prossimità sufficientemente ravvicinata, le lunghezze differenziali delle barre possono insieme costituire un modello simile a un oggetto che può benissimo servire a uno scopo diagnostico.

Alcuni display diagnostici sono migliori di altri. La loro qualità dipende dalla misura in cui il display corrisponde al modello mentale del compito. Ad esempio, la diagnosi dei guasti sulla base delle distorsioni di un poligono regolare, come in figura 1, può avere ancora poca relazione con la semantica del dominio o con il concetto di operatore dei processi in una centrale elettrica. Pertanto, vari tipi di deviazioni del poligono non si riferiscono ovviamente a un problema specifico nell'impianto. Pertanto, il design del display configurativo più adatto è quello che corrisponde allo specifico modello mentale del compito. Va quindi sottolineato che la superficie di un rettangolo è solo un utile oggetto di visualizzazione quando il prodotto di lunghezza e larghezza è la variabile di interesse!

Interessanti esposizioni di oggetti derivano da rappresentazioni tridimensionali. Ad esempio, una rappresentazione tridimensionale del traffico aereo, piuttosto che la tradizionale rappresentazione radar bidimensionale, può fornire al pilota una maggiore "consapevolezza situazionale" di altro traffico. La visualizzazione tridimensionale ha dimostrato di essere molto superiore a quella bidimensionale poiché i suoi simboli indicano se un altro aereo è sopra o sotto il proprio.

Condizioni degradate

La visione degradata si verifica in una varietà di condizioni. Per alcuni scopi, come per il camuffamento, gli oggetti sono intenzionalmente degradati in modo da impedirne l'identificazione. In altre occasioni, ad esempio nell'amplificazione della luminosità, le caratteristiche possono diventare troppo sfocate per consentire di identificare l'oggetto. Un problema di ricerca ha riguardato il numero minimo di "linee" richieste su uno schermo o "la quantità di dettagli" necessari per evitare il degrado. Sfortunatamente, questo approccio alla qualità dell'immagine non ha portato a risultati inequivocabili. Il problema è che l'identificazione di stimoli degradati (ad esempio, un veicolo corazzato camuffato) dipende troppo dalla presenza o dall'assenza di dettagli minori specifici dell'oggetto. La conseguenza è che non è possibile formulare alcuna prescrizione generale sulla densità delle linee, ad eccezione della banale affermazione che il degrado diminuisce all'aumentare della densità.

Caratteristiche dei simboli alfanumerici

Un problema importante nel processo di estrazione delle caratteristiche riguarda il numero effettivo di caratteristiche che insieme definiscono uno stimolo. Pertanto, la leggibilità di caratteri decorati come le lettere gotiche è scarsa a causa delle molte curve ridondanti. Per evitare confusione, la differenza tra lettere con caratteristiche molto simili, come il i e la l, e il c e la e- dovrebbe essere accentuato. Per lo stesso motivo, si consiglia di rendere la lunghezza del tratto e della coda dei tratti ascendenti e discendenti almeno il 40% dell'altezza totale delle lettere.

È evidente che la discriminazione tra le lettere è principalmente determinata dal numero di caratteristiche che non condividono. Questi sono costituiti principalmente da linee rette e segmenti circolari che possono avere orientamento orizzontale, verticale e obliquo e che possono differire nelle dimensioni, come nelle lettere minuscole e maiuscole.

È ovvio che, anche quando gli alfanumerici sono ben discriminabili, possono facilmente perdere tale proprietà in combinazione con altri elementi. Così, le cifre 4 ed 7 condividono solo alcune caratteristiche ma non funzionano bene nel contesto di gruppi più grandi altrimenti identici (ad es. 384 387) Vi è unanime evidenza che la lettura del testo in minuscolo è più veloce che in maiuscolo. Questo di solito è attribuito al fatto che le lettere minuscole hanno caratteristiche più distinte (ad esempio, cane, gatto DOG, CAT). La superiorità delle lettere minuscole è stata stabilita non solo per la lettura del testo ma anche per la segnaletica stradale come quella utilizzata per indicare i centri abitati all'uscita delle autostrade.

Identificazione

Il processo percettivo finale riguarda l'identificazione e l'interpretazione dei percetti. I limiti umani che sorgono a questo livello sono solitamente legati alla discriminazione e alla ricerca dell'interpretazione appropriata del percetto. Le applicazioni della ricerca sulla discriminazione visiva sono molteplici, relative a pattern alfanumerici così come all'identificazione di stimoli più generali. Il design delle luci dei freni nelle auto servirà da esempio dell'ultima categoria. I tamponamenti rappresentano una quota considerevole degli incidenti stradali, e sono dovuti in parte al fatto che la tradizionale collocazione della luce di stop accanto alle luci posteriori la rende poco discriminabile e quindi allunga i tempi di reazione del guidatore. In alternativa, è stata sviluppata un'unica luce che sembra ridurre il tasso di incidenti. È montato al centro del lunotto all'incirca all'altezza degli occhi. Negli studi sperimentali su strada, l'effetto della luce di frenata centrale sembra essere minore quando i soggetti sono consapevoli dello scopo dello studio, suggerendo che l'identificazione dello stimolo nella configurazione tradizionale migliora quando i soggetti si concentrano sul compito. Nonostante l'effetto positivo della luce del freno isolata, la sua identificazione potrebbe essere ulteriormente migliorata rendendo la luce del freno più significativa, dandogli la forma di un punto esclamativo, “!”, o addirittura un'icona.

Giudizio assoluto

Limiti prestazionali molto severi e spesso controintuitivi sorgono nei casi di giudizio assoluto sulle dimensioni fisiche. Gli esempi si verificano in connessione con la codifica a colori degli oggetti e l'uso dei toni nei sistemi di chiamata uditiva. Il punto è che il giudizio relativo è di gran lunga superiore al giudizio assoluto. Il problema con il giudizio assoluto è che il codice deve essere tradotto in un'altra categoria. Così un colore specifico può essere collegato a un valore di resistenza elettrica o un tono specifico può essere destinato a una persona a cui è destinato un messaggio successivo. Di fatto, quindi, il problema non è quello dell'identificazione percettiva ma piuttosto della scelta della risposta, che sarà discussa più avanti in questo articolo. A questo punto è sufficiente notare che non si dovrebbero usare più di quattro o cinque colori o altezze per evitare errori. Quando sono necessarie più alternative, si possono aggiungere dimensioni extra, come volume, durata e componenti dei toni.

Lettura di parole

La rilevanza della lettura di unità di parole separate nella stampa tradizionale è dimostrata da varie prove ampiamente sperimentate, come il fatto che la lettura è molto ostacolata quando gli spazi vengono omessi, gli errori di stampa spesso non vengono rilevati ed è molto difficile leggere le parole in casi alternati (per esempio, ALTERNATIVA). Alcuni ricercatori hanno sottolineato il ruolo della forma delle parole nella lettura delle unità di parole e hanno suggerito che gli analizzatori di frequenza spaziale possono essere rilevanti nell'identificare la forma delle parole. In questa prospettiva, il significato sarebbe derivato dalla forma totale della parola piuttosto che dall'analisi lettera per lettera. Tuttavia, il contributo dell'analisi della forma delle parole è probabilmente limitato a piccole parole comuni - articoli e finali - il che è coerente con la scoperta che gli errori di stampa in parole piccole e finali hanno una probabilità relativamente bassa di essere rilevati.

Il testo in minuscolo ha un vantaggio rispetto a quello maiuscolo che è dovuto alla perdita di caratteristiche nelle maiuscole. Tuttavia, il vantaggio delle parole minuscole è assente o può addirittura essere annullato durante la ricerca di una singola parola. Potrebbe essere che i fattori di dimensione delle lettere e maiuscole e minuscole siano confusi nella ricerca: le lettere di dimensioni maggiori vengono rilevate più rapidamente, il che può compensare lo svantaggio di caratteristiche meno distintive. Pertanto, una singola parola può essere leggibile all'incirca ugualmente in maiuscolo come in minuscolo, mentre il testo continuo viene letto più velocemente in minuscolo. Rilevare una SINGOLA parola maiuscola tra molte parole minuscole è molto efficiente, poiché evoca il pop-out. È possibile ottenere un rilevamento rapido ancora più efficiente stampando una singola parola minuscola perno, nel qual caso si uniscono i vantaggi del pop-out e delle caratteristiche più distintive.

Il ruolo delle caratteristiche di codifica nella lettura è chiaro anche dalla ridotta leggibilità dei vecchi schermi di unità di visualizzazione visiva a bassa risoluzione, che consistevano in matrici di punti piuttosto ruvide e potevano rappresentare i caratteri alfanumerici solo come linee rette. La scoperta comune è stata che la lettura del testo o la ricerca da un monitor a bassa risoluzione era notevolmente più lenta rispetto a una copia stampata su carta. Il problema è in gran parte scomparso con gli attuali schermi ad alta risoluzione. Oltre alla forma della lettera, ci sono una serie di ulteriori differenze tra la lettura su carta e la lettura da uno schermo. La spaziatura delle righe, la dimensione dei caratteri, il tipo di carattere, il rapporto di contrasto tra caratteri e sfondo, la distanza di visualizzazione, la quantità di sfarfallio e il fatto che il cambio di pagina su uno schermo avviene tramite scorrimento sono alcuni esempi. La scoperta comune che la lettura è più lenta dagli schermi dei computer, sebbene la comprensione sembri quasi uguale, potrebbe essere dovuta a una combinazione di questi fattori. Gli attuali processori di testo offrono solitamente una varietà di opzioni in termini di carattere, dimensione, colore, formato e stile; tali scelte potrebbero dare la falsa impressione che il gusto personale sia la ragione principale.

Icone contro parole

In alcuni studi il tempo impiegato da un soggetto per nominare una parola stampata è risultato essere più veloce di quello per un'icona corrispondente, mentre entrambi i tempi erano quasi ugualmente veloci in altri studi. È stato suggerito che le parole vengano lette più velocemente delle icone poiché sono meno ambigue. Anche un'icona abbastanza semplice, come una casa, può ancora suscitare risposte diverse tra i soggetti, con conseguente conflitto di risposta e, quindi, una diminuzione della velocità di reazione. Se il conflitto di risposta viene evitato utilizzando icone davvero non ambigue, è probabile che la differenza nella velocità di risposta scompaia. È interessante notare che, in quanto segnali stradali, le icone sono solitamente molto superiori alle parole, anche nel caso in cui la questione della comprensione del linguaggio non sia vista come un problema. Questo paradosso può essere dovuto al fatto che la leggibilità dei segnali stradali è in gran parte una questione di distanza in cui è possibile identificare un segno. Se progettata correttamente, questa distanza è maggiore per i simboli che per le parole, poiché le immagini possono fornire differenze di forma considerevolmente maggiori e contenere dettagli meno fini rispetto alle parole. Il vantaggio delle immagini, quindi, deriva dal fatto che la discriminazione delle lettere richiede da dieci a dodici minuti d'arco e che il rilevamento delle caratteristiche è il prerequisito iniziale per la discriminazione. Allo stesso tempo è chiaro che la superiorità dei simboli è garantita solo quando (1) essi contengono davvero pochi dettagli, (2) hanno una forma sufficientemente distinta e (3) non sono ambigui.

Capacità e limiti per la decisione

Una volta che un precetto è stato identificato e interpretato, può richiedere un'azione. In questo contesto la discussione si limiterà alle relazioni stimolo-risposta deterministiche, o, in altre parole, alle condizioni in cui ogni stimolo ha una sua risposta fissa. In tal caso i maggiori problemi per la progettazione dell'apparecchiatura derivano da questioni di compatibilità, ovvero la misura in cui lo stimolo identificato e la relativa risposta hanno una relazione "naturale" o ben praticata. Ci sono condizioni in cui una relazione ottima viene intenzionalmente interrotta, come nel caso delle abbreviazioni. Di solito una contrazione come abrvtin è molto peggio di un troncamento come abbreviato. Teoricamente, ciò è dovuto alla crescente ridondanza di lettere successive in una parola, che consente di "compilare" le lettere finali sulla base di quelle precedenti; una parola troncata può trarre profitto da questo principio mentre una contratta no.

Modelli mentali e compatibilità

Nella maggior parte dei problemi di compatibilità ci sono risposte stereotipate derivate da modelli mentali generalizzati. La scelta della posizione nulla in un display circolare è un esempio calzante. Le posizioni delle 12 e delle 9 sembrano essere corrette più velocemente delle posizioni delle 6 e delle 3. Il motivo potrebbe essere che una deviazione in senso orario e un movimento nella parte superiore del display vengono vissuti come “incrementi” che richiedono una risposta che riduca il valore. Nelle posizioni delle 3 e delle 6 entrambi i principi sono in conflitto e possono quindi essere gestiti in modo meno efficiente. Uno stereotipo simile si trova nel bloccare o aprire la portiera posteriore di un'auto. La maggior parte delle persone agisce secondo lo stereotipo secondo cui il blocco richiede un movimento in senso orario. Se la serratura è progettata in modo opposto, gli errori continui e la frustrazione nel tentativo di chiudere la porta sono il risultato più probabile.

Per quanto riguarda i movimenti di controllo, il noto principio di compatibilità di Warrick descrive la relazione tra la posizione di una manopola di controllo e la direzione del movimento su un display. Se la manopola di controllo si trova a destra del display, un movimento in senso orario dovrebbe spostare l'indicatore della scala verso l'alto. Oppure considera lo spostamento delle vetrine. Secondo il modello mentale della maggior parte delle persone, la direzione verso l'alto di un display in movimento suggerisce che i valori salgono nello stesso modo in cui una temperatura in aumento in un termometro è indicata da una colonna di mercurio più alta. Ci sono problemi nell'implementare questo principio con un indicatore di "scala mobile a puntatore fisso". Quando la scala in un tale indicatore si sposta verso il basso, il suo valore è destinato ad aumentare. Si verifica così un conflitto con lo stereotipo comune. Se i valori sono invertiti, i valori bassi sono in cima alla scala, il che è anche contrario alla maggior parte degli stereotipi.

Il termine compatibilità di prossimità si riferisce alla corrispondenza delle rappresentazioni simboliche ai modelli mentali delle persone di relazioni funzionali o addirittura spaziali all'interno di un sistema. I problemi di compatibilità di prossimità sono più urgenti in quanto il modello mentale di una situazione è più primitivo, globale o distorto. Pertanto, un diagramma di flusso di un complesso processo industriale automatizzato viene spesso visualizzato sulla base di un modello tecnico che può non corrispondere affatto al modello mentale del processo. In particolare, quando il modello mentale di un processo è incompleto o distorto, una rappresentazione tecnica dell'andamento aggiunge poco per svilupparlo o correggerlo. Un esempio quotidiano di scarsa compatibilità di prossimità è una mappa architettonica di un edificio destinata all'orientamento dell'osservatore o per mostrare le vie di fuga antincendio. Queste mappe sono solitamente del tutto inadeguate, piene di dettagli irrilevanti, in particolare per le persone che hanno solo un modello mentale globale dell'edificio. Tale convergenza tra lettura della mappa e orientamento si avvicina a quella che è stata chiamata "consapevolezza situazionale", che è particolarmente rilevante nello spazio tridimensionale durante un volo aereo. Ci sono stati recenti sviluppi interessanti nella visualizzazione di oggetti tridimensionali, che rappresentano i tentativi di ottenere una compatibilità di prossimità ottimale in questo dominio.

Compatibilità stimolo-risposta

Un esempio di compatibilità stimolo-risposta (SR) si trova tipicamente nel caso della maggior parte dei programmi di elaborazione del testo, che presuppongono che gli operatori sappiano come i comandi corrispondono a specifiche combinazioni di tasti. Il problema è che un comando e la corrispondente combinazione di tasti di solito non hanno alcuna relazione preesistente, il che significa che le relazioni SR devono essere apprese mediante un meticoloso processo di apprendimento associato associato. Il risultato è che, anche dopo che l'abilità è stata acquisita, l'attività rimane soggetta a errori. Il modello interno del programma rimane incompleto poiché le operazioni meno praticate rischiano di essere dimenticate, cosicché l'operatore semplicemente non può fornire la risposta adeguata. Inoltre, il testo prodotto sullo schermo di solito non corrisponde in tutto e per tutto a ciò che alla fine appare sulla pagina stampata, che è un altro esempio di compatibilità di prossimità inferiore. Solo pochi programmi utilizzano un modello interno spaziale stereotipato in connessione con le relazioni stimolo-risposta per il controllo dei comandi.

È stato giustamente sostenuto che esistono relazioni preesistenti molto migliori tra stimoli spaziali e risposte manuali, come la relazione tra una risposta di indicazione e una posizione spaziale, o come quella tra stimoli verbali e risposte vocali. Ci sono ampie prove che le rappresentazioni spaziali e verbali sono categorie cognitive relativamente separate con poca interferenza reciproca ma anche con poca corrispondenza reciproca. Quindi, un'attività spaziale, come la formattazione di un testo, viene eseguita più facilmente con un movimento spaziale simile al mouse, lasciando così la tastiera per i comandi verbali.

Ciò non significa che la tastiera sia l'ideale per eseguire comandi verbali. La digitazione rimane una questione di azionamento manuale di posizioni spaziali arbitrarie che sono fondamentalmente incompatibili con l'elaborazione delle lettere. In realtà è un altro esempio di un compito altamente incompatibile che è padroneggiato solo da una pratica estesa, e l'abilità si perde facilmente senza pratica continua. Un discorso simile può essere fatto per la scrittura stenografica, che consiste anch'essa nel collegare simboli scritti arbitrari a stimoli verbali. Un esempio interessante di un metodo alternativo di funzionamento della tastiera è una tastiera per accordi.

L'operatore gestisce due tastiere (una per la mano sinistra e una per la mano destra) entrambe composte da sei tasti. Ad ogni lettera dell'alfabeto corrisponde una risposta di accordo, cioè una combinazione di tasti. I risultati degli studi su una tale tastiera hanno mostrato notevoli risparmi nel tempo necessario per acquisire abilità di battitura. Le limitazioni motorie limitavano la velocità massima della tecnica degli accordi ma, tuttavia, una volta apprese, le prestazioni dell'operatore si avvicinavano abbastanza alla velocità della tecnica convenzionale.

Un classico esempio di effetto di compatibilità spaziale riguarda la disposizione tradizionale dei comandi dei fuochi delle stufe: quattro fuochi in una matrice 2 ´ 2, con i comandi in fila orizzontale. In questa configurazione le relazioni tra bruciatore e controllo non sono ovvie e poco apprese. Tuttavia, nonostante molti errori, il problema dell'accensione della stufa, con il tempo, può essere solitamente risolto. La situazione è peggiore quando ci si trova di fronte a relazioni display-controllo indefinite. Altri esempi di scarsa compatibilità SR si trovano nelle relazioni display-controllo di videocamere, videoregistratori e televisori. L'effetto è che molte opzioni non vengono mai utilizzate o devono essere studiate di nuovo ad ogni nuovo processo. L'affermazione che “è tutto spiegato nel manuale”, sebbene vera, non è utile poiché, in pratica, la maggior parte dei manuali è incomprensibile per l'utente medio, in particolare quando tenta di descrivere azioni utilizzando termini verbali incompatibili.

Compatibilità stimolo-stimolo (SS) e risposta-risposta (RR).

Originariamente la compatibilità SS e RR era distinta dalla compatibilità SR. Un'illustrazione classica della compatibilità delle SS riguarda i tentativi alla fine degli anni Quaranta di supportare il sonar uditivo con un display visivo nel tentativo di migliorare il rilevamento del segnale. Una soluzione è stata cercata in un raggio di luce orizzontale con perturbazioni verticali che viaggiano da sinistra a destra e riflettono una traslazione visiva del rumore di fondo uditivo e del potenziale segnale. Un segnale consisteva in una perturbazione verticale leggermente più grande. Gli esperimenti hanno dimostrato che una combinazione dei display uditivi e visivi non ha funzionato meglio del singolo display uditivo. Il motivo è stato ricercato in una scarsa compatibilità SS: il segnale uditivo viene percepito come variazione di volume; quindi il supporto visivo dovrebbe corrispondere maggiormente quando fornito sotto forma di un cambiamento di luminosità, poiché questo è l'analogo visivo compatibile di un cambiamento di volume.

È interessante che il grado di compatibilità SS corrisponda direttamente a quanto i soggetti qualificati sono nell'abbinamento cross-modality. In un cross-modality match, ai soggetti può essere chiesto di indicare quale volume uditivo corrisponde a una certa luminosità oa un certo peso; questo approccio è stato popolare nella ricerca sul ridimensionamento delle dimensioni sensoriali, poiché consente di evitare di mappare gli stimoli sensoriali ai numeri. La compatibilità RR si riferisce alla corrispondenza di movimenti simultanei e anche successivi. Alcuni movimenti sono coordinati più facilmente di altri, il che fornisce chiari vincoli al modo in cui una successione di azioni, ad esempio operazioni successive di controlli, viene eseguita in modo più efficiente.

Gli esempi precedenti mostrano chiaramente come i problemi di compatibilità pervadano tutte le interfacce utente-macchina. Il problema è che gli effetti di una scarsa compatibilità sono spesso attenuati da una pratica prolungata e quindi possono rimanere inosservati o sottovalutati. Tuttavia, anche quando le relazioni di visualizzazione-controllo incompatibili sono ben praticate e non sembrano influenzare le prestazioni, rimane il punto di una maggiore probabilità di errore. La risposta errata compatibile rimane un concorrente per quella corretta incompatibile ed è probabile che si verifichi occasionalmente, con l'ovvio rischio di un incidente. Inoltre, la quantità di pratica richiesta per padroneggiare relazioni SR incompatibili è formidabile e una perdita di tempo.

Limiti di programmazione ed esecuzione del motore

Un limite nella programmazione motoria è già stato accennato brevemente nelle osservazioni sulla compatibilità RR. L'operatore umano ha evidenti problemi nell'eseguire sequenze di movimento incongruenti, ed in particolare, il passaggio dall'una all'altra sequenza incongruente è di difficile realizzazione. I risultati degli studi sulla coordinazione motoria sono rilevanti per la progettazione di controlli in cui entrambe le mani sono attive. Tuttavia, la pratica può superare molto in questo senso, come risulta dai sorprendenti livelli di abilità acrobatiche.

Molti principi comuni nella progettazione dei controlli derivano dalla programmazione motoria. Includono l'incorporazione di resistenza in un controllo e la fornitura di feedback che indica che è stato azionato correttamente. Uno stato motorio preparatorio è un determinante molto rilevante del tempo di reazione. La reazione a uno stimolo improvviso inaspettato può richiedere circa un secondo in più, il che è considerevole quando è necessaria una reazione rapida, come nel reagire alla luce del freno di un'auto in testa. Le reazioni impreparate sono probabilmente una delle cause principali delle collisioni a catena. I segnali di preallarme sono utili per prevenire tali collisioni. Una delle principali applicazioni della ricerca sull'esecuzione del movimento riguarda la legge di Fitt, che mette in relazione il movimento, la distanza e la dimensione del bersaglio a cui si mira. Questa legge sembra essere abbastanza generale, applicandosi ugualmente a una leva operativa, un joystick, un mouse o una penna ottica. Tra l'altro, è stato applicato per stimare il tempo necessario per apportare correzioni sugli schermi dei computer.

C'è ovviamente molto altro da dire oltre alle osservazioni sommarie di cui sopra. Ad esempio, la discussione è stata quasi completamente limitata alle questioni del flusso di informazioni al livello di una semplice reazione di scelta. Non sono stati toccati temi al di là delle reazioni di scelta, né problemi di feedback e feed forward nel monitoraggio continuo delle informazioni e dell'attività motoria. Molte delle questioni menzionate hanno una forte relazione con i problemi della memoria e della pianificazione del comportamento, che non sono stati affrontati. Discussioni più ampie si trovano ad esempio in Wickens (1992).

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