МПЦ
Оптимизация пользовательского интерфейса АРМ оператора микропроцессорной централизации Одной из тем исследований Германского центра авиации и космонавтики (DLR) является проектирование оптимальных для пользователей систем на железнодорожном транспорте. При этом большое внимание уделяется перспективному рабочему месту оператора систем микропроцессорной централизации (МПЦ). В рамках проекта в Техническом университете Эрфурта проведено исследование с участием профессиональных дежурных по станциям, в результате которого был разработан инновационный подход к формированию интерфейса пользователя МПЦ. Устройства централизации на железнодорожном транспорте прошли долгий путь развития от механических, электромеханических и релейных систем к МПЦ, причем в каждом случае происходило изменение конструкции и совершенствование рабочего места дежурного по станции. Первая МПЦ появилась в Германии в 1986 г. С тех пор произошли радикальные изменения в сфере компьютерной техники — удвоение производительности компьютеров в потребительском секторе происходило каждые 18 мес, существенно выросли также емкость накопителей информации и производительность средств ее отображения. Развитие пользовательских интерфейсов в условиях столь стремительного технического прогресса в этот период было явно недостаточным. Пользователи зачастую с трудом воспринимают многочисленные новые функции электронных приборов. Если не считать перехода от ЭЛТ-мониторов к плоскопанельным, заметного прогресса в сфере логики управления и дружественности к пользователю в системах микропроцессорной централизации не наблюдается. В самолетостроении
и автомобилестроительной промышленности сталкиваются с похожими проблемами, но в этих областях уже есть понимание необходимости в новых разработках и исследованиях, направленных на оптимизацию интерфейса человек — машина таким образом, чтобы система строилась в расчете на центральное место человека в ней. На железнодорожном транспорте данной проблеме пока не уделяется должного внимания, что
отчасти обусловлено длительным сроком службы устройств и сложными процедурами допуска их к эксплуатации. Вместе с тем характер работы железнодорожного персонала существенно меняется по мере роста уровня автоматизации систем. Непрерывно растет доля задач контроля за процессами, осуществляемыми в нормальном режиме автоматически. При этом особенно важно предоставлять оператору информацию, системные диалоги, индикацию состояния и оповещения в максимально понятном и обозримом виде. Еще одной задачей является проектирование АРМ оператора МПЦ таким образом, чтобы сократить когнитивную нагрузку и предотвратить когнитивную перегрузку. В случае поступления тревожных предупреждений или возникновения нарушений пользователь
Рис. 1. Рабочее место оператора МПЦ в центре управления в Дуйсбурге (фото: DB)
ЖЕЛЕЗНЫЕ ДОРОГИ МИРА — 2014, № 1 43
МПЦ
должен иметь возможность получить полную картину текущей ситуации, чтобы предпринять взвешенные действия. В институте транспортной системотехники DLR были исследованы пользовательские интерфейсы в сфере железнодорожного транспорта, позволяющие обеспечить интуитивно понятное управление системой. Одновременно в Техническом университете Эрфурта в течение зимнего семестра 2012/2013 года выполнялись работы по проекту, направленному на улучшение степени дружественности к пользователю интерфейса МПЦ. При этом силами DLR с привлечением шести высококвалифицированных дежурных по станциям была проведена экспертиза, целью которой было получение ответа на вопрос, каким образом должно быть спроектировано перспективное рабочее место оператора МПЦ, если для отображения информации будет использован только один монитор.
Методический подход При такой постановке задачи ее решение требовало нетривиального подхода, поскольку в настоящее время АРМ оператора МПЦ в Германии включает в себя восемь мониторов (рис. 1). Информация на них поступает от разных систем, имеющих отчасти разный уровень безопасности. Часть мониторов используется для управления движением поездов; на них, в частности, схематично отображается путевое развитие в зоне действия МПЦ, 147
остальные мониторы служат для отображения другой информации. Поэтому для сокращения потребности в мониторах учитывались возможности интеграции подсистем с формированием комплексной системы с удобным управлением. Радикальное на первый взгляд требование сокращения числа мониторов до одного обусловлено стремлением принудить к инновационному подходу при разработке концепции интерфейса пользователя и заново осмыслить задачи, стоящие перед оператором МПЦ. Методики, применяемые в подразделении DLR, занимающемся вопросами человеческого фактора на железнодорожном транспорте при исследовании простоты и удобства использования в рамках эргономичного проектирования (Usability Engineering), состоят из нескольких следующих друг за другом этапов — от анализа задач и особенностей использования определенного АРМ до разработки первых прототипов с последующими испытаниями с участием экспертов. Процесс включает в себя многочисленные итерации, учитывающие результаты испытаний.
Этапы разработки На первом этапе создания перспективного АРМ оператора МПЦ изучались требования к пользовательскому интерфейсу. Для этого исследователи наблюдали за работой операторов и брали у них интервью. Был проведен структурированный анализ всей деятельности
910
1
Результаты и перспективы
126 125
141
124
243
123
242
122
Рис. 2. Установка маршрута на сенсорном экране
оператора МПЦ, включая активные действия и задачи контроля за работой системы. Результаты анализа были представлены в виде матрицы, причем задачи классифицировались по степени важности и частоте возникновения. Цель состояла в идентификации наиболее важных действий, чтобы отдавать им приоритет при перепроектировании системы. Затем были идентифицированы типичные пользователи МПЦ, чтобы учесть их особенности и потребности при проектировании перспективного АРМ и учесть разницу между возрастными операторами и новым поколением работников, для которых использование цифровой техники является естественным занятием. Только после этого стала возможной выработка идей, концепций и эскизных решений. Все они документировались и обсуждались с потенциальными пользователями системы, чтобы выяснить, что еще должно быть учтено в разработке. Процесс совершенствования и адаптации концепции к нуждам пользователей многократно повторялся с учетом обратной связи. В дальнейшем разработанная концепция еще раз обсуждалась в ходе интервью с экспертами в сфере эксплуатации железных дорог, эргономичного проектирования и промышленного дизайна. В итоге выработанные концептуальные решения были реализованы в виде прототипа, на котором можно воспроизвести и продемонстрировать основные действия оператора.
2
В ходе интервью с экспертами (операторами МПЦ) регулярно высказывалось предложение использовать сенсорный экран в качестве альтернативы управлению при помощи мыши. В идеале для управления необходим один монитор с сенсорным экраном высокого
44 ЖЕЛЕЗНЫЕ ДОРОГИ МИРА — 2014, № 1
МПЦ
разрешения. Этот способ управления имеет те же преимущества, что и кнопочный пульт-табло, на котором оператор напрямую обращается к графическому символу требуемого объекта. Для установки маршрута было разработано несколько методов. Имеется возможность установить маршрут, указав точки его начала и конца (рис. 2). При этом оператор выбирает на сенсорном экране сигнал начала маршрута, затем сигнал его конца, после чего нажимает на специально выделенную кнопку обработки. Альтернативным вариантом, пригодным прежде всего для установки маневровых маршрутов, включающих многочисленные стрелки и переходы с одного пути на другой, является указание маршрута путем проведения пальцем по схеме путей на сенсорном экране. Затребованный маршрут подсвечивается и может быть обработан. Важным новшеством является отказ от принятого в Германии систематического разделения на изображения с обзорными и детальными схемами путей. В ходе разработки возникло понимание того, что следует стремиться в будущем выводить всю нужную информацию и осуществлять управление на одном топографическом представлении зоны действия МПЦ. Зона действия системы централизации должна быть видна всегда вместе с примыкающими участками. Занятие путей на схеме должно в будущем индицироваться не только графическим полем с номером поезда, — обозначение поезда как объекта должно заметнее выделяться в этом поле. Еще одним новшеством стало сокращение числа требуемых оператору средств связи. В настоящее время на его рабочем месте имеется множество оконечных устройств — аналоговой поездной радиосвязи, технологической связи, системы GSM-R и т. п. В будущем у оператора должна быть одна телефонная гарнитура,
910
910
910 Z 99085
Z 99085
Anrufen
Anrufen
i Zuginfo
1
2
3 Позвонить
i Zuginfo
Информация о поезде
Рис. 3. Вызов машиниста локомотива
через которую он сможет получить доступ к голосовой связи любого вида. Требует замены на более эргономичную систему применяемая в существующих МПЦ весьма неудобная технология индикации средств телекоммуникации. Так, чтобы установить связь с машинистом, достаточно будет нажать пальцем на обозначение соответствующего поезда на схеме путей на сенсорном экране и выбрать в появившемся контекстном меню опцию «Позвонить» (рис. 3). Соединение должно устанавливаться по команде из системы управления. Этот пример демонстрирует, как при помощи непосредственного взаимодействия с элементами на схеме путей сенсорного экрана можно отказаться от применяемых сейчас разветвленных меню или сократить их до минимума, сделав более удобными и понятными. Цель при этом состоит в повышении эффективности управления МПЦ. Реализация методов интуитивно понятного управления при помощи контекстных меню требует гармонизации логики управления всех подсистем, которыми пользуется оператор. Одновременное применение контекстных меню, древовидных меню файловой системы и открывающихся диалоговых окон нарушает целостность процесса управления и снижает уровень удобства пользования системой. Поэтому при разработке форм меню новой системы управления выбрано решение, использующее метафору рабочего стола и окон с передачей команд всем подсистемам.
При этом сделана попытка использовать навыки пользователей, полученные при обращении с операционными системами домашних цифровых устройств. В главном меню должны быть сосредоточены важнейшие функции и системы, которые могут быть выбраны и будут раскрываться на экране в виде окон. Эти окна могут быть увеличены при помощи жестов или хорошо известных символов. Дополнительно в крайней части экрана располагается панель задач, где показаны все активные системы. Здесь же можно легко переключиться на нужную систему или функцию. Важно также увязать новую систему с внешними системами, которые до сих пор не были интегрированы в единый комплекс. Речь идет, в частности, об инициализации восстановительных работ в случае нарушений и сбоев. В новой системе необходимые действия должны выполняться путем обработки автоматически возникающих на экране диалоговых окон. В условиях меняющихся требований к оператору МПЦ, вызванных ростом степени автоматизации и расширением круга выполняемых задач, необходимо в большей мере учитывать особенности человеческого восприятия информации и его границы, а также принципы эргономичного проектирования. J. Gripenkoven, B. Jäger, A. Nauman. Signal und Draht, 2013, № 11, S. 20 – 24; материалы Германского центра авиации и космонавтики (www.dlr.de) и железных дорог Германии (www.deutschebahn.com).
ЖЕЛЕЗНЫЕ ДОРОГИ МИРА — 2014, № 1 45