摘要：裝備維修IETM人機界面設(shè)計是裝備維修中人機工程的重要部分，其核心是如何在有限的屏幕上顯示存儲的海量技術(shù)信息，最終達到“人機合一”。所以，在設(shè)計裝備維修IETM人機界面時，需要以“人因?qū)W”的理論為基礎(chǔ)，以人的認(rèn)知特性為約束，以界面顯示的要素為變量，對界面進行組織，力使裝備維修IETM在最大程度上滿足使用人員的要求。

關(guān)鍵詞：裝備維修；IETM；界面設(shè)計

裝備維修交互式電子技術(shù)手冊（Interactive Electronic Technical Manual,IETM）是用于武器系統(tǒng)或軍用及商用設(shè)備診斷和維修的信息數(shù)據(jù)包，其實質(zhì)是給裝備維修或操作人員提供技術(shù)信息的數(shù)字化技術(shù)手冊。很長一段時間以來，由于受傳統(tǒng)的“功能為主”觀念影響，人們在評價應(yīng)用軟件質(zhì)量好壞的唯一標(biāo)準(zhǔn)，就是看它是否具有強大的功能，是否能夠滿足用戶的需求，而人機界面的設(shè)計則往往不為軟件開發(fā)人員所重視，裝備維修IETM也面臨著同樣的問題。眾所周知，人通過對裝備技術(shù)信息的學(xué)習(xí)和理解，才會熟悉和駕馭裝備。在這種意義上，技術(shù)手冊已成為實現(xiàn)人與裝備有機結(jié)合的紐帶。技術(shù)手冊最初是以紙質(zhì)為存儲介質(zhì)。信息化時代的到來，不僅使裝備的各種技術(shù)數(shù)據(jù)大量增加，而且要求裝備的技術(shù)信息必須滿足快速查找使用、遠距離技術(shù)支持的要求。因此，以紙張為存儲介質(zhì)的技術(shù)手冊難以勝任時代重任。隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，交互式電子技術(shù)手冊逐漸顯現(xiàn)，其數(shù)字存儲的方式帶來很多便利，其替代紙質(zhì)技術(shù)手冊已成為歷史的必 然。

然而，計算機雖然可以存儲大量的技術(shù)信息，但是其屏幕上顯示的空間卻是有限的。隨著信息技術(shù)的迅猛發(fā)展，裝備維修IETM人機界面要求發(fā)生了高科技化、自然化、人性化等變化，同時，當(dāng)利用計算機存儲大量技術(shù)信息時，尺度有限的屏幕無法顯示信息的整體情況，即便是技術(shù)信息有重點的顯示，屏幕也常常是捉襟見肘。這種問題的存在就需要對界面進行優(yōu)化顯示，弱化矛盾。

1. 裝備維修IETM人機界面設(shè)計基本原則

人機工程學(xué)（Ergonomics）是一門研究人與機器進行交互而達到最佳效能的學(xué)科。按照人機學(xué)的觀點，人和機器各有優(yōu)點和缺點，機器是人完成某項任務(wù)的工具。在機器完成某項任務(wù)需要人的介入時，機器的設(shè)計必須能夠適于用戶的使用要求，才能使人和機器同時發(fā)揮出各自的優(yōu)勢。航空維修IETM人機界面設(shè)計是人機工程學(xué)的一部分，即如何讓技術(shù)的發(fā)展圍繞人的需求來展開，把人作為產(chǎn)品和環(huán)境設(shè)計的出發(fā)點，使其性能、操作方法、外觀、色彩等更好地適應(yīng)和滿足人類的生理和心理的需要，從而使維修人員在工作中更安全、便捷和舒適，工作效率更高。通常的人機界面設(shè)計中，開發(fā)者往往更多考慮的是界面的有用性設(shè)計和高效性設(shè)計，而忽略了用戶的需求。對于一個人機界面而言，功能和特性是要通過使用者來體現(xiàn)的，如果不將人的因素考慮在內(nèi)，系統(tǒng)的功能就很難真正體現(xiàn)。如圖l所示，裝備維修IETM人機界面的研究方法和評價手段涉及心理學(xué)、生理學(xué)、醫(yī)學(xué)、人體測量學(xué)、美學(xué)和工程技術(shù)等多個領(lǐng)域，本文主要從人機和諧的角度研究裝備維修IETM人機界面的設(shè)計。

2. 對裝備維修IETM中用戶的理解

裝備維修IETM人機界面設(shè)計中最重要的原則就是了解產(chǎn)品的用戶，只有這樣才能為用戶提供一個可用的產(chǎn)品。面向用戶的裝備維修IETM人機界面設(shè)計的最基本思想就是將用戶時時刻刻擺在所有過程的首位。在產(chǎn)品壽命周期的最初階段，產(chǎn)品的策略應(yīng)當(dāng)以滿足用戶的需求為基本動機和最終目的。在其后的產(chǎn)品設(shè)計和開發(fā)過程中，對用戶的研究和理解應(yīng)當(dāng)被作為各種決策的依據(jù)同時，產(chǎn)品在各個階段的評估信息也應(yīng)當(dāng)來源于用戶的反饋。所以用戶的概念是整個設(shè)計的中心。 簡單地說，用戶指使用產(chǎn)品的人。從這個簡單的定義不難看出，用戶這一概念包括兩層含義：

①用戶是人類的一部分。用戶具有人類的共同特性，用戶在使用任何產(chǎn)品時都會在各個方面反映出這些特性。人的行為不僅受到視覺和聽覺等感知能力、分析和解決問題的能力、記憶力及對于刺激的反應(yīng)能力等人類本身具有的基本能力的影響，同時，人的行為還時刻受到心理和性格取向，物理和文化環(huán)境，教育環(huán)境以及以往經(jīng)歷等因素的制約。

②用戶是產(chǎn)品的使用者。以用戶為中心的設(shè)計和評估研究的人是與產(chǎn)品使用相關(guān)的特殊群體。他們可能是產(chǎn)品的當(dāng)前使用者，也可能是未來的，甚至是潛在的使用者。這些人在使用產(chǎn)品過程中的行為也會與一些與產(chǎn)品有關(guān)的特征緊密相關(guān)。例如，對于目標(biāo)產(chǎn)品知識，期待利用目標(biāo)產(chǎn)品所完成的功能，使用目標(biāo)產(chǎn)品所需要的基本技能，未來使用目標(biāo)產(chǎn)品的時間和頻率等。

因此，研究用戶應(yīng)當(dāng)從用戶的人類一般屬性和與產(chǎn)品相關(guān)的特殊屬性著手。可以看出，以用戶為中心的界面設(shè)計即應(yīng)用了生物學(xué)、統(tǒng)計學(xué)等自然科學(xué)的方法，也離不開心理學(xué)、社會學(xué)等人文科學(xué)的幫助。這些理論構(gòu)成了一個關(guān)于人的因素的交叉學(xué)科又被稱為“人因?qū)W”（human factors）。人因?qū)W的一般理論和方法可以被用在人和包括人與機器交互的系統(tǒng)中。

3. 基于人因?qū)W的裝備維修IETM機界面設(shè)計

作為一個電子顯示系統(tǒng)，人要通過裝備維修IETM人機界面與之進行交互，以滿足查找、搜索相關(guān)技術(shù)或獲取幫助的要求，這個交互的過程可由圖2概括。

基于這個模型，可知人是通過交互界面與計算機處理系統(tǒng)進行耦合的。如果耦合度較高，則人機一體化的程度就高，裝備維修IETM人機界面的使用效率和效果就好。所以，在設(shè)計裝備維修IETM人機界面時，設(shè)計的人機交互界面不僅要滿足計算機精確、快速的特性，還要符合人的生理特性和認(rèn)知規(guī)律。通過查找相關(guān)資料和實際IETM界面有影響是人的感知、認(rèn)知和反應(yīng)等問題。

（1） 人的感觀搜索

在人的感知問題上，人會掃描環(huán)境的特定特點，去積極地尋找出現(xiàn)的目標(biāo)。在搜索目標(biāo)時遇到干擾（把人的注意從目標(biāo)刺激轉(zhuǎn)移過去的非目標(biāo)刺激）就常產(chǎn)生錯誤警報。不僅干擾的數(shù)量影響著目標(biāo)尋找任務(wù)的難度，而且當(dāng)干擾與目標(biāo)沒有區(qū)別性特征時（如顏色、大小，與相似項目的近似程度，與不同項目的差距，或方向垂直、水平傾斜），我們只能進行聯(lián)合搜索，或搜索的速度減緩。

人的因素是無法或者在短期內(nèi)改變的。在裝備維修IETM人機界面設(shè)計時，盡量使裝備維修IETM人機界面各項內(nèi)容在計算機界面上表達的方式與的感觀特性相吻合。在紙質(zhì)手冊轉(zhuǎn)變成IETM時，其包含的技術(shù)信息內(nèi)容的儲存和顯示方式都發(fā)生了根本性的變化。界面顯示的方式必須與人的認(rèn)識方式和操作行為相吻合，使界面具備很強的親合力，才能使裝備維修或操作人員很樂意、高效地使用交互式電子技術(shù)手冊。根據(jù)人的認(rèn)知特性，應(yīng)遵循的原則如下。

界面中能夠顯示的格式可以是文本、矢量圖、圖像、音頻、視頻。對于單一表現(xiàn)格式，根據(jù)人的感觀搜索特點和參照人機工程學(xué)的研究成果，確立以下原則。

位置選擇的原則：在一個平面上，上半部讓人輕松和自在，下半部則讓人穩(wěn)定和壓抑。同樣，平面的左半部讓人輕松和自在，右半部讓人穩(wěn)定和壓抑。所以平面的視覺影響力上方強于下方，左側(cè)強于右側(cè)。這樣平面的上部和中上部被稱為“最佳視域”，也是最優(yōu)選的地方。所以，最重要的技術(shù)信息要放在左上角，然后按人的閱讀習(xí)慣，從左至右，從上到下進行排列。

大小選擇的原則：一般地，界面中出現(xiàn)的文字的大小可由Peter和Adams建議的公式確定：

式中，H為目標(biāo)的高度（mm）；D為人眼與目標(biāo)的距離（mm）；K₁為與內(nèi)容重要性相關(guān)的系統(tǒng)，一般情況取0，重要的情況取0.075；K₂為與照明條件相關(guān)的系數(shù)，根據(jù)照明條件為很好、好和一般分別取0.06、0.16和0.26。 文字的寬度與高度成一定的比例，其寬度可按表1進行計算。

顏色刺激選擇的原則：首先是色彩的選擇。IETM的界面主要是以實用為主。而且使用時，常常要有時間的限制，操作人員要迅速的找到相關(guān)的信息。因此，其色彩需要自然。在一般情況下，色彩的選擇以淺顏色為背景，配上深顏色的字或深色的圖標(biāo)。對于要重點強調(diào)的內(nèi)容，要采用少量的明亮色彩。這些彩色亮點就會產(chǎn)生強烈的視覺沖擊，但不能用得太多。多了就會形成一種均勻的噪聲，而達不到強調(diào)的效果。再者是色調(diào)的 選擇。戰(zhàn)時會讓人心理負(fù)荷加重。在這種情況下，使用色調(diào)陰暗的IETM可能引起更大的心理障礙，造成出錯。因此，IETM界面的色調(diào)應(yīng)與使用人員的心情相一致，要表現(xiàn)出精細、莊重的情況來。顏色選擇的藝術(shù)性成份含量很高。

綜合表述的原則：有時候，一種顯示格式難以充分表達其含意。常常需要幾種格式同時運用。比如，文字難以表達的東西，一個圖標(biāo)就可以充分的表達；圖標(biāo)也有缺點，比如圖標(biāo)就難以表達動作方面的知識。音頻會帶來不同的意思，容易造成誤解；視頻的反應(yīng)時間長，不容易描述，并且采集困難。為增強學(xué)習(xí)效果，提高界面可用性?？梢酝瑫r采用多種格式表達同一囊括，比如對圖標(biāo)增加文字熱鍵、聲音等，對操作步驟采用視頻演示的辦法。使用戶更加準(zhǔn)確的理解IETM所提供內(nèi)容的含意。

（2） 人腦對知識的表征

在人認(rèn)知問題上，認(rèn)知心理學(xué)家Allan Collins和Ross Quillian認(rèn)為：知識是按照一個層次的語義網(wǎng)絡(luò)來進行表征的，該網(wǎng)絡(luò)是一張由各要素互相鏈接而成的網(wǎng)。根據(jù)這種說法，有組織的知識是以一種層次樹狀圖的形式存在的。即人腦中知識存儲有兩個特點：一是用多又樹狀結(jié)構(gòu)保存概念。二是任何一個知識都可能與許多其他知識相聯(lián)系，像一個網(wǎng)。

如前所述，裝備維修IETM人機界面信息的顯示是有限的，大量的知識“隱藏”在計算機的內(nèi)部。當(dāng)人搜索到界面的信息后，會按自己已有的邏輯認(rèn)識找下一步信息。計算機對知識的表達也類似于人腦，它使用網(wǎng)層文字來表達，網(wǎng)層之間的邏輯關(guān)系用鏈接來表達。用戶界面設(shè)計就要使得人腦的邏輯關(guān)系與計算機中鏈接的相一致，當(dāng)操作人員在顯示界面中找下一層信息時，若與其頭腦中的陳述性記憶預(yù)期相一致時，則容易被其理解。如果不一致，則需要學(xué)習(xí)與記憶，即增加了使用IETM的時間。

在創(chuàng)建鏈接時，要堅持下面的幾個原則：

①同一個系統(tǒng)內(nèi)建立鏈接的標(biāo)準(zhǔn)要一致。保證操作人員能夠根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)清楚的掌握鏈接的路徑，防止操作人員按鏈接尋找信息時發(fā)生“迷路”。

②裝備維修IETM人機界面中的每一個鏈接要含意準(zhǔn)確。建立準(zhǔn)確鏈接的基礎(chǔ)是對所要表達信息的定義、程序等內(nèi)容進行統(tǒng)一，防止形成的鏈接節(jié)點在其內(nèi)容上語義不同，最后與用戶的預(yù)期不符。

③裝備維修IETM人機界面中的鏈接要完備。同樣要對信息的定義、程序等內(nèi)容進行分析，盡量發(fā)現(xiàn)語義相近的內(nèi)容之間的鏈接，同時，還應(yīng)適當(dāng)控制鏈接的數(shù)量，以減輕用戶的認(rèn)知負(fù)荷。

（3） 人的操作行為

行為主義心理學(xué)家斯金納認(rèn)為人的行為反應(yīng)是后天習(xí)得的。它所依賴的是事后的強化刺激，所以操作性條件特別重要。如果人受到的強化刺激相同，則人的操作行為反應(yīng)強度越強。裝備維修IETM的目的就是提高裝備維修人員的技術(shù)能力要快速的獲取技術(shù)信息，就要快速的操作IETM，提高使用速度的方法是強化各種動作的操作。通過長時間、或強化的訓(xùn)練，用戶很可能對IETM的操作從有意識變成無意識。這樣就能夠?qū)崿F(xiàn)快速的操作和使用裝備維修IETM，實現(xiàn)的條件就是要不斷的進行相同的刺激。主要表現(xiàn)在以下兩個方面。

①界面操作的一致性。一致性好的界面可以讓用戶前面的操作經(jīng)驗延伸到新的操作任務(wù)中，在更好的完成操作任務(wù)的同時，也達到了降低用戶記憶負(fù)擔(dān)的目的。界面操作的一致性通常表現(xiàn)在以下幾個方面：一是風(fēng)格的一致性，例如色彩搭配、系統(tǒng)術(shù)語、圖標(biāo)與符號等；二是控件的一致性，將控件根據(jù)操作習(xí)慣和交互需要進行分類組合；三是操作的一致性，對于那些常用或重要功能，要保持操作方式的一致性，同時還要注意要符合用戶的使用習(xí)慣。這些一致性使用戶能把現(xiàn)有的知識傳遞到新任務(wù)中去，可以更快地學(xué)習(xí)到新的知識。

②防止失效問題的設(shè)計。一是在進行每一項動作操作前，特別是容易造成意外或失控的情況下，給予清晰的提示。根據(jù)后果的不同，可將提示分為：說明、注意和警告三個等級，提示用戶可能產(chǎn)生的后果。二是用戶按IETM提供的信息進行操作時，可能要暫時離開屏幕，進行實物操作，再回來操作時，用戶容易忘記斷點位置。解決這類問題的主要方法是提供斷點記憶幫助。

4. 裝備維修IETM人機界面實例演示

如圖3所示的頁面，它的總體框架可分為功能區(qū)、工作區(qū)和狀態(tài)區(qū)。功能區(qū)分為：標(biāo)題欄、菜單欄、導(dǎo)航條；工作區(qū)分為：導(dǎo)航樹、狀態(tài)欄；狀態(tài)區(qū)分為：狀態(tài)欄。這種總體框架是仿微軟的視窗結(jié)構(gòu)。根據(jù)上面所述的人的操作行為，只要是操作過計算機的人一般都對它的總體結(jié)構(gòu)就很熟悉，使用IETM就會很快上手。

根據(jù)感觀的特性，將當(dāng)前的款項采用深度顏色，以突出當(dāng)前的項目。同時對于工作區(qū)內(nèi)的字體與各個框架內(nèi)的字體不一致，框架內(nèi)字體采用黑體，而工作區(qū)內(nèi)的字體采用宋體，以區(qū)分二者。字體應(yīng)以白底黑字為主調(diào)，對于特殊的字體按相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)進行采用。

采用樹結(jié)構(gòu)和地址來指示界面主體到達的位置，給使用者以清晰位置指示。對于更深層次鏈接的顯示采用不同的顏色，同時記錄鏈接所到達的位置。

5. 結(jié)論

本文以“人因?qū)W”為理論支撐探討了裝備維修IETM人機界面的設(shè)計，研究可以使裝備維修IETM人機界面的設(shè)計更加充分考慮了“人的因素”，使人機系統(tǒng)中的人與機更加配合與協(xié)同，更多的讓機器代替人的工作，盡可能減輕用戶的記憶和操作負(fù)擔(dān)，用戶可以安全、舒適、高效的進行操作和使用，為實現(xiàn)裝備維修IETM界面“人機合一”提供了思路。本文在這些方面進行了有益的探索，并且也為其他裝備IETM界面設(shè)計提供了思路。

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