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Evolutionäres Prototyping multimodaler, farbgraphischer

1. Bild 5 6 Auswertung im Testbetrieb 5 2 2 4 Erkennungsbetrieb Die erste Voraussetzung fiir einen sicheren Erkennungsbetrieb ist die Einhaltung der Bedingungen des Wortschatztrainings Sprecherdisziplin Dies umfa t insbesondere die einheitliche Mikrofonplazierung Lautst rke und Betonung Eine andere M glich keit zur Verbesserung des Erkennungsbetriebes wird durch die Ein Aus Kontrolle erreicht Damit ein System nicht st ndig im Erkennungsbetrieb ist kann ein Umschalt mechanismus vorgesehen werden z B in Form eines Fu schalters Hier wurde eine Softwarel sung durch spezielle Sprachsignale Befehle Aufwachen und Schlafen realisiert um zwischen aktiven und passiven Erkennungsbetrieb umzuschalten Die Erkennungsrate heutiger Systeme liegt stets unter 100 so da es zwangl ufig zu Fehlern kommt Durch Variation des Schwellwertes f r eine Richtigerkennung kann der Erkennungsbetrieb an spezielle Erfordernisse z B hohe Schwelle f r sicherheits kritische Befehle angepa t werden Bei Nichterkennung Falschr ckweisung mu ein Wort wiederholt werden um Wortverwechslungen Falschakzeptanz abzufangen kann ein Feedback entweder auditiv Sprachausgabe oder visuell erfolgen das dann wiederum vom Benutzer best tigt werden mu Dieser Aufwand ist jedoch zeitraubend 114 und daher nur bei folgenschweren Befehlen z B L schen von Daten sinnvoll Eine bessere L sung wird durch das Feedback des Systems Benutzerf hrung
2. Implementierung Bild 1 2 Phasenmodell mit Prototyping e keine Durchg ngigkeit der Methoden ber alle Phasen e fehlende mangelhafte oder zu teure Werkzeugunterst tzung e keine Unterst tzung eines Dialogentwurfs e kein modularer Entwurf im Sinne des Geheimnisprinzips Parnas 1972 e keine Bildung von Teilsystemen Diese Einschr nkungen k nnen auch fiir Prototyping Verfahren nur berwunden werden wenn eine Software Entwicklungsumgebung auf dieses Verfahren hin abgestimmt wird 1 4 1 Klassifikation von Prototyping Verfahren Floyd 1984 fiihrt folgende Systematik ein die den Sammelbegriff Prototyping n her klassifiziert Exploratives Prototyping Hier wird Prototyping als M glichkeit benutzt die Anforderungen an ein Software Projekt zu kl ren Fairley 1985 Dabei werden oft nur Teilaspekte betrachtet F r die Softwareprototypen ist eine niedrige Zuverl ssigkeit und schwache Performance ausreichend da sie nach Kl rung technischer Fragen z B der Gestalt des Benutzer displays oder der Dialogstruktur weggeworfen werden Das Prototyping erfolgt also nur in der Phase der Spezifikation Dadurch kann der Tatsache Rechnung getragen werden da nderungen in fr hen Phasen eines Projekts nur 1 bis 10 der Geld summe kosten die w hrend der Wartungsphase anfallen w rden Pressman 1987 10 Experimentelles Prototyping Experimentelles Prototyping wird eingesetzt um einen L sungsansatz zu priifen be
3. 3 2 charakteristisch 3 2 charakteristisch 3 2 1 1 1 1 1 1 charakteristisch 2 3 charakteristisch 2 3 charakteristisch 2 3 charakteristisch 2 3 charakteristisch 2 3 charakteristisch 2 3 nicht charakteristisch Patientendaten Anamnese nicht charakteristisch charakteristisch 3 2 1 O 1 2 3 charakteristisch 3 2 1 0 1 2 3 Therapie nicht charakteristisch nicht charakteristisch Liste durchgef hrter Therapien nicht charakteristisch kardiovaskul res System nicht charakteristisch respiratorisches System charakteristisch 3 2 1 O 1 2 3 charakteristisch 3 2 1 O 1 2 3 charakteristisch 3 2 1 0 1 2 3 charakteristisch 3 2 1 O 1 2 3 Nieren System T steigender Trend Trend unver ndert nicht charakteristisch 3 2 nicht charakteristisch 3 2 nicht charakteristisch 3 2 nicht charakteristisch charakteristisch 1 O 1 2 3 charakteristisch 1 O 1 2 3 charakteristisch 10 1 2 3 charakteristisch 1 0 1 2 3 2 WIE EMPFANDEN SIE unangenehm 3 uninteressant 3 Vielen Dank f r Ihre 3 2 DIESEN TEST angenehm 2 1 0 1 2 3 interessant 2 1 0 1 2 3 Mitarbeit A 10 A 2 Auswertung der Frageb gen Die Auswertung der Piktogrammstudie wird separat f r die Teilnehmerdaten und die Bereiche der phy
4. In den letzten Jahren wird verst rkt der Ansatz verfolgt die Software der Benutzer schnittstelle unabh ngig von der Applikationssoftware zu entwickeln Die Entwicklung der Benutzerschnittstelle kann dabei durch sog user interface management systems UIMS unterstiitzt werden Pfaff 1985 die die Beschreibung der Ein Ausgabe und oder der Dialogfiihrung in interaktiven Systemen vereinfachen Die Anwendung von Prototyping Verfahren unter Einsatz eines UIMS wird als besonders effektive Methode angesehen Wilson und Rosenberg 1988 es wurden bislang jedoch selten UIMSs eingesetzt Dies liegt z T daran da UIMSs bisher nur f r Teilaspekte einer Entwicklung ausgelegt waren Perlman 1988 und Farooq 1988 regen daher an UIMSs zu einer integrierten Entwicklungsumgebung mit Werkzeugen zur Gestaltung und Bewertung auszubauen In Bild 2 5 sind einige aus der Literatur bekannte UIMSs und Interface Toolkits aufgef hrt Die Integration von Editoren ist erst in wenigen Entwicklungsumgebungen ber cksichtigt Ans tze zur Bewertung sind bisher berhaupt nicht vorhanden Silbert et al 1988 Thompson 1989 Hayes et al 1985 Peridot SYNGRAPH Olsen 1983 Alberta UIMS Green 1985 COUSIN THESEUS H bner 1987 GW UIMS Meyers 1987 HP Widgets HP 1989 MacApp Wetmore 1988 VPI 1988 NextStep VAPS Interaktion direkt manipulativ Kommando orientiert Interaktionsmodi Mauseingabe Ber hreingabe Spracheingabe Sprachausgabe angebun
5. Sprache Tab 5 1 Eignung verschiedener Eingabemodi f r bestimmte Aufgabenstellungen 120 Tabelle 5 1 gibt eine bersicht wie gut die aufgef hrten Interaktionsmodi f r die einzelnen Aufgaben geeignet sind Als Anwendungsbeispiel f r multimodale Interaktion wird der in Abschnitt 4 2 vorge stellte interaktive Entwurfseditor herangezogen dieser Editor kann Eingaben durch Maus Tastatur und Spracheingabe verarbeiten Das Positionieren von Objekten am Bildschirm erfolgt mit Hilfe der Maus weil nur dieser Eingabekanal eine pixelgenaue Aufl sung bietet Die Auswahl eines Men punktes Selektion kann sowohl per Maus als auch per Spracheingabe vorgenommen werden so da hier zwei Eingabekan le parallel zur Verf gung stehen Die Kombination von Selektion durch Sprache und Positionierung durch Maus ist besonders gut f r den Entwurf auf einem seperaten Bildschirm geeignet weil in diesem Fall die Darstellung der Men auswahl vom Ent wurfsbildschirm getrennt ist Die Tastatur wird z T f r das Ausf llen der Attribut formulare ben tigt Spracheingabe wird hierf r nicht vorgesehen weil die Vielzahl m glicher Attribute den erforderlichen Wortschatz erheblich vergr ern w rde Mit der Beschreibung der Werkzeuge f r Spracheingabe und akustische Ausgabe ist nun das Konzept der in Kapitel 2 vorgestellten Entwicklungsumgebung vollst ndig erl utert worden Die Funktionalit t der Werkzeuge wurde dabei meist am Beispiel der Infu
6. grammen in diesem speziellen medizinischen Bereich zu betrachten Eine endg ltige 80 Bewertung ist erst m glich wenn Piktogramme in diesem Bereich etabliert und die Benutzer im Umgang mit Piktogrammen erfahren sind z B im Anschlu an einen Feldtest Die beschriebene Vorgehensweise f r den Entwurf und die Bewertung von Pikto grammen ist ein gangbarer Weg der sich bei der Gestaltung der Piktogramme f r das An sthesie Entscheidungs Unterst tzungs System bew hrt hat Es kann zuk nftig auch allgemein f r vergleichbare Anwendungen eingesetzt werden um eine zufrieden stellende L sung bei der Gestaltung neuer Piktogramme zu erreichen 81 4 4 Werkzeug zur interaktiven Farbgestaltung Eine geeignete farbliche Gestaltung auf einem hochaufl senden Bildschirm kann die Darstellung komplexer Information erheblich verbessern Farbe kann mit unterschied licher Zielsetzung zur Kodierung eingesetzt werden Grimm et al 1983 e Erleichterung und Beschleunigung von Suchvorg ngen e Trennung von Informationskategorien und Klassifizierung e Aufmerksamkeitssteuerung e Gliederung von Dialogschritten und Transparenz des Dialogablaufs Die Bedeutung von Farbe bei Such und Identifikationsaufgaben wurde erstmals ausf hrlich von Christ 1975 bearbeitet In seinen Experimenten und anderen darauf aufbauenden Arbeiten konnte gezeigt werden da farbige Suchobjekte insbesondere auf gro en Bildschirmen schneller gefunden wurden a
7. C 1979 The use of color coded symbols in a highly dense situation display in Bensel C Proceedings of the 23rd annual meeting of the Human Faktors Society Santa Monica Kraiss K F 1985 Fahrzeug und Proze f hrung kognitives Verhalten des Menschen und Entscheidungshilfen Springer Verlag Langen M Rau G 1990 A development environment for the design of multimodal colourgraphic human computer interfaces in D Diaper Ed Human Computer Interaction INTERACT 90 Elsevier North Holland Lang H 1978 Farbmetrik und Farbfernsehen M nchen Oldenbourg Lees J Farman M An investigation of the design and performance of traffic control devices Visible Language 4 7 38 Lodding K N 1983 Iconic Interfacing Computer Graphics and Application March 1983 11 20 L wsgren J 1988 History State and Future of User Interface Management Systems SIGCHI Bulletin Vol 20 No 1 July 1988 32 44 14 McCauley M E 1984 Human Factors In Voice Technology in F Muckler Human Factors Review 1984 Human Factors Society Santa Monica CA 131 166 Meister D Sullivan D J 1969 Guide to Human Engineering Design for Visual Displays Engineering Psychology Branche Office of Naval Research Washington D C Meister D 1986 Human Factors Testing and Evaluation Elsevier Amsterdam Miller G A 1956 The magical number seven plus or minus two Some limits on our capacity for processing information Psy
8. Die akustische Information soll nicht als isoliertes Schliisselwort sondern innerhalb eines redundanten Satzkontextes angeboten werden Die Wirkung eines Alarms kann durch einen einleitenden charakteristischen Klang oder durch Wiederholung der Meldung erh ht werden Den genannten Prinzipien entsprechend wurden f r die Infusionspumpen Kontroll einheit folgende 3 Alarmmeldungen realisiert Alarmtoni Die Zuleitung von MEDIKAMENT ist offen Alarmton2 Die Zuleitung von MEDIKAMENT ist abgeklemmt Alarmton3 Die Infusionspumpe mit MEDIKAMENT ist leer Die Qualit t eines Interaktionsmodus kann nur abh ngig von den Eigenheiten einer damit bearbeiteten Aufgabe verbal und r umlich beurteilt werden Reiz Verar beitungs Reaktions Kompatibilit t So k nnte z B die Anweisung zur Auswahl eines Ventils akustisch die Aktion ffnen dann manuell erfolgen Steuerungsaufgaben die seriell in der Art einer Kommandosequenz ablaufen k nnen durch Spracheingabe ausgef hrt werden Auch die Abfrage bestimmter Informationen Report geh rt in diese Kategorie Analoge Dateneingaben wie das Regeln eines Potentiometers k nnen nur sehr schlecht durch Spracheingabe vorgenommen werden F r einen qualitativen Vergleich werden folgende Interaktionen betrachtet Foley 1984 Selektion e Positionieren e Quantifizieren Texteingabe Quantifizieren Positionieren Selektion Texteingabe Ber hrung Mauseingabe Tastatur
9. Entwurf und Implementierung einer Benutzerschnittstelle f r eine Infusionspumpen Kontrolleinheit 39 3 3 1 Aufgabenanalyse 39 3 3 2 Abfolge der Implementierung 40 3 4 Beurteilung des Interfacebaukastens 45 4 Werkzeuge zur Informationsdarstellung 50 4 1 Menschliche Informationsverarbeitung graphischer Darstellung 50 4 1 1 Modelle menschlicher Informationsverarbeitung 50 4 1 2 Visuelle Wahrnehmung 53 4 1 3 Gestaltgesetze 55 4 2 Werkzeug zum interaktiven Schnittstellenentwurf 58 4 2 1 Beschreibung der Werkzeugoberfl che 59 4 2 2 Funktionsweise des Quellkodegenerators 62 4 2 3 Entwurf und Modifikation von Mehrbildschirm Systemen 63 4 2 4 Analyse und Bewertung von geometrischen Anordnungen 64 4 3 Entwicklung von Piktogrammen 69 4 3 1 Kognitive Verarbeitung von Piktogrammen 69 4 3 2 Systematik des Entwicklungsprozesses 73 4 3 3 Entwicklung und Bewertung von Piktogrammen Fallstudie 76 4 4 Werkzeug zur interaktiven Farbgestaltung 81 4 4 1 Farbwahrnehmung des Menschen 82 4 4 2 Metrische Farbr ume 85 4 4 3 Konzept des Farbeditors CEDI 93 4 4 4 Anwendung des Farbeditors CEDI 97 4 4 5 Analytische Bewertung farbiger Bildschirmdarstellungen 100 5 Werkzeuge zur multimodalen Interaktion mit Einschlu des auditiven Kanals 107 5 1 Kognitive Grundlagen Multiple Resource Theory 107 5 2 Werkzeug zur Gestaltung von Spracheingabe 110 5 2 1 Ergonomische und technische Aspekte von Spracheingabesystemen 110 5 2 2 Wortschatzentwurf training und Erken
10. Erlbaum Associates Apple 1988 Inside Macintosh Volume 1 5 Apple Computer Apple 1988 HyperCard Benutzerhandbuch Apple Computer Arend U Wandmacher J 1988 Gestaltungsprinzipien fiir Piktogramme und ihr Einflu auf die Men auswahl Kurzfassung zum Vortrag auf dem Workshop Werkzeuge zur Gestaltung von Benutzerschnittstellen Darmstadt Bailey R W 1982 Human Performance Engineering NJ Prentice Hall Bernotat R Hunt D ed 1977 Curricula on Ergonomics Meckenheim Forschungsinstitut f r Anthropotechnik Bersoff E H Henderson V D Siegel S G 1980 Software Configuration Management NJ Prentice Hall Bertin J 1982 Graphische Darstellungen und die graphische Weiterverarbeitung der Information Berlin de Gruyter Boehm B W 1976 Software Engineering in IEEE Transactions on Computing 25 No 12 1226 1241 Boehm B W Graz T E Seewald T 1984 Prototyping versus Spezifying A Multiproject Experiment IEEE Trans SE 10 no 3 290 303 Bonsiepe G 1968 A method of quantifying order in typographic design Journal of Typographic Research 2 203 220 Broadbent D 1971 Decision and stress New York Academic Press Budde R Kuhlenkamp K 1984 Approaches to Prototyping Springer Verlag Card S Moran T amp Newell A 1983 The psychology of human computer interaction Hillsdale NJ Erlbaum Associates Case A 1985 Information Systems Development Principles of Computer Aided
11. Y 0 2219 0 7068 0 0713 G Z 0 0202 0 1296 0 9387 B 4 10 Die Normfarbtafel hat die Eigenschaft daB die additive Mischfarbe zweier Farb valenzen immer auf deren Verbindungsgeraden liegt Gleiche geometrische Abst nde von Farborten bewirken jedoch unterschiedliche empfindungsgem e Abst nde Ein Farbenraum mit empfindungsgem gleichabst ndigen Einheiten wurde in den Normen CIELUV und CIELAB CIE 1978 DIN 5033 Teil 3 angestrebt Obwohl urspr nglich CIELUV f r Farbquellen und CIELAB f r K rperfarben vorgesehen waren werden heute beide Farbr ume als nahezu gleichwertig angesehen Die nachfolgenden Betrachtungen beschr nken sich auf den CIELAB Farbraum da dieser zus tzlich einen direkten Bezug zu der Gegenfarbentheorie hat d h zur zweiten Wahrnehmungsstufe in Bild 4 19 Die Koordinaten des CIELAB Farbraums werden wie folgt bestimmt 90 L 116 Pa 16 a 500 XF eF seo unter der Bedingung X va 2 gt 0 008856 AE VL Hab 4 11 Die Normfarbwerte werden in der Gleichung jeweils auf einen Wei punkt Xn Yn Zn bezogen Zus tzlich sind die Begriffe Buntheit und Bunttonwinkel definiert Buntheit V a b Bunttonwinkel arctan 2 4 12 Der in Bild 4 23 dargestellte CIELAB ist in allen drei Dimensionen L a b ann hernd gleichabst ndig Daher kann man den geometrischen Abstand zweier Punkte im Farbraum als deren Farbabstand mit AE bezeichnet interpretieren Die Farb abstandsformel gilt exakt
12. es werden f r jeden Prozessor Speicherkapazit t Zeitkonstante der Speichererhaltung Zugriffszeit und Zykluszeit einer Verarbeitung definiert und ihre Gr e in Versuchen ermittelt Im Modell wird nur eine serielle Informationsverarbeitung ber cksichtigt Information gelangt zun chst ber den sensorischen Prozessor in das Kurzzeitged chtnis Arbeits speicher die Weiterverarbeitung bernimmt der kognitive Prozessor wobei dieser auf das Kurzzeitged chtnis und Langzeitged chtnis zugreift Soll eine Reaktion erfolgen so wird diese durch den kognitiven Prozessor eingeleitet und dann vom motorischen Prozessor ausgef hrt Die Bearbeitungszeit wird im Mittel mit 100 ms angegeben und bezieht sich auf einfache Prozesse z B das Bedienen eines Taschen rechners Bei komplexen Vorg ngen reicht diese Bearbeitungszeit des kognitiven Prozessors nicht aus die Komplexit t des Vorgangs kann dann als multiplikative Gr e ber cksichtigt werden Hick 1952 Das von Card et al entwickelte Modell basiert auf der Vorstellung einer Ein Kanal Verarbeitung die nur bedingt zutreffend ist Ein Modell das auch eine parallele Verarbeitung ber cksichtigt wurde von Wickens 1984 entwickelt Bild 4 2 Reize sensorischer Kurzzeitspeicher Reaktionen Beurteilung und Auswahl der Antwortreaktion Ausf hrung der Antwortreaktion Langzeit ged chtnis Kurzzeit ged chtnis Bild 4 2 Informationsverarbeit
13. ttigungswerte einer farbigen Darstellung n her betrachtet Die im CIELAB Farbraum definierte Buntheit Gleichung 4 12 entspricht dem Begriff der S ttigung und wird daher als Ausgangspunkt f r eine Analyse gew hlt Der Mittelwert aller Pixel Buntheiten bezogen auf einen ausgew hlten Bildschirmbereich von m Zeilen und n Spalten wird nach Gleichung 4 13 bestimmt n m B y 5 N a2s b2s sel zei 4 13 Die Bedeutung der Buntheit wird zun chst anhand einer Farboptimierung im An sthesie Informations System AIS betrachtet Im Zuge einer Portierung des AIS auf ein neues Graphiksystem sollte die farbliche Gestaltung weiter verbessert werden Die Optimierung der Farbgebung wurde mit Hilfe des Farbeditors CEDI durchgef hrt Die Modifikation einzelner Farben wurde solange fortgesetzt bis jeder aus der daran beteiligten Gruppe von Benutzern und Entwicklern mit der Gestaltung der ver schiedenen Arbeitsseiten des AIS zufrieden war Die errechneten mittleren Buntheiten der Arbeitsseiten vor und nach der Optimierung sind in Tab 4 4 zusammengefa t Zun chst f llt auf da die Abweichungen der Buntheitswerte auf verschiedenen Arbeitsseiten f r beide Versionen relativ gering sind Dies bedeutet da bei einem Seitenwechsel das Auge stets mit hnlichen mittleren S ttigungswerten konfrontiert wird Diese Konsistenz in der S ttigung wird von den Benutzern als sehr positiv beurteilt Es kann daher angenommen werden da geringe Abweichungen der mittle
14. und die M glichkeit einer UNDO Funktion erreicht Dies wird im vorliegenden Ansatz durch die Integration in den Interfacebaukasten automatisch erreicht weil Sprachbefehle vom Interaktionsmanagement genau wie andere Eingaben gehandhabt werden vgl Abschnitt 3 2 Es wurden im Laufe der Arbeiten zwei unterschiedliche Spracherkennungssysteme eingesetzt die durch entsprechende Interaktions Server in das Gesamtkonzept integriert wurden 1 Speech System III von Speech Design Speech System hat ein aktives Vokabular von 128 Worten die ohne die M glichkeit zur Mittelung abgelegt werden Im Erkennungsbetrieb werden Wortnummern ermittelt die der Reihenfolge der Sprachmuster beim Training entsprechen Es handelt sich um ein rechnerunabh ngiges System das durch ein festgelegtes Protokoll per Datenleitung angesprochen werden kann 2 Voice Navigator von Articulate Voice Navigator hat ein aktives Vokabular von 200 Worten Durch hierarchische Strukturierung des Wortschatzes kann der Gesamtwortschatz jedoch gr er werden Beim Worttraining kann eine Eingabe bis zu sechsmal gemittelt werden Das System wurde f r Apple Macintosh Computer entwickelt und verf gt ber entsprechede men gesteuerte Software Es besteht die M glichkeit R ckweisungs schwellen zu modifizieren 5 3 Werkzeuge zur Gestaltung von akustischer Ausgabe 5 3 1 Kognitive und technische Aspekte Akustische Information ist im Gegensatz zu visueller Information transient f
15. 1 0 t 3 56 0 4 t 2 45 1 1 t 0 69 0 00 0 27 n zu 0 33 6 5x 9 4x 13 2x 10 t 0 1 t 0 36 t 0 31 3 4 3 10 0 3 1 3 0 0 t 1 15 t 2 53 t 1 26 t 2 12 t 0 82 t 0 68 1 7 t 1 44 2 2 t 3 68 1 3 t 1 44 0 40 0 97 n zu 0 03 1 7 t 0 87 1 8 man t 4 58 0 9 1 71 0 20 0 93 n zu 0 07 Bunpyajdwoaatdesayy sop susuodwoyssunueyys7 uuIydSpitg T SIY 719 Plaques eriet Jotpssunauug Wop nw af aistuYydS 1u Tunisqueag star a zu z COE TP praga re sre maa esta Di zu Sumy lems ipo wnesgieg gv TI W Sungpais egq pun uawurpsooyqwey Jap Sgeduy uu qJ sioupaqsey s p inodvpuntyosplig TF piaga Ise SISOd Jap Zunsauyy yeu n yunjonuoy u dundsuosnzur E piqued Japliqqiey ig sueyuy
16. 4 Abstufungen sicher unterschieden werden w hrend f r die Bestimmung der Lage eines Punktes auf einer Geraden 11 Unterscheidungen getroffen werden k nnen 53 kein Informationsverlust auftreten gestrichelte Linie In der Realit t wird jedoch je nach Art des stimulierenden Reizes die sichere Erkennbarkeit eines Signals im Bereich von 2 bis 3 bit 4 bis 8 Ereignisse kritisch 1 2 3 4 Ht Bild 4 3 Sichere Erkennbarkeit einer Anzahl von Ereignissen aus Wickens 1984 4 1 2 Visuelle Wahrnehmung R umliche Information wird in der rechten H lfte des Gehirns verarbeitet die Aufnahme erfolgt berwiegend holistisch d h Dinge werden als Ganzes wahrge nommen Der visuelle Kanal kann mehrere Reize parallel verarbeiten sofern sie r umlich gen gend nahe zusammenliegen Die Organisation visueller Information steht im Mittelpunkt der Frage wie die vom sensorischen System detektierte Information zur Wahrnehmung unserer Umgebung f hrt Pomeranz 1986 Die Aufnahme eines visuellen Reizes wird insbesondere durch dessen Kontur Kanten beeinflu t Korrelierte Attribute Redundanz unterst tzen die Reizverarbeitung ebenso wie der Grad der Vertrautheit eines Symbols Kompatibilit t Ein visueller Reiz hat verschiedene visuelle Variablen Bertin 1982 e Ort eines Elements l Gr e Form e Orientierung Farbton Helligkeit e Muster Textur und Rasterung Diese Variablen k nnen nicht voneinander unabh ngi
17. 66 vorkommen und je mehr Elemente zu einer Klasse geh ren vgl Gestaltgesetze Das bedeutet z B da die Kanten von verschiedenen Objekten soweit m glich auf einer fluchtenden Linie liegen sollen Die Layout Komplexit t C wurde von Bonsiepe in Anlehnung an die Shannon Formel definiert C N prlafp 2 P pi u N ist die Anzahl der Rechtecke n die Anzahl der verschiedenen Klassen und p die Wahrscheinlichkeit f r ihr Auftreten Zur Erl uterung ist in Bild 4 10 die Geometrie f r einen Entwurf eines Teils der Infusionspumpen Kontrolleinheit vgl Abschnitt 3 3 abgebildet Es sind 7 Objekte dargestellt 3 der Objekte haben denselben x Ursprung und geh ren daher zu einer Klasse Insgesamt gibt es 5 verschiedene Klassen von x Ursprungskoordinaten so da die Komplexit t wie folgt errechnet wird C X 7 3 7 1d 3 7 4 1 7 1d 1 7 14 9 bit Durch Anwendung von Gleichung 4 3 auf die anderen Komplexit tsgr en ergibt sich Y Ursprung 5 Klassen C Y 15 7 bit Lange 5 Klassen C Lange 14 9 bit Hohe 5 Klassen C H he 14 9 bit 60 4 bit Bild 4 10 M gliche Geometrie der Infusionspumpen Kontrolleinheit 67 Die Komplexit t der Klassen x und y Ursprung kann dadurch verringert werden da die Rechtecke wenn m glich fluchtende Kanten besitzen Die Komplexit t von L nge und H he verringert sich wenn viele Rechtecke dieselbe H he bzw L nge besitzen Diese Prinzipien sind in Bild 4 11 verwirkl
18. Aktionen verlassen werden kann Der Vorteil liegt in der leichten Verst ndlichkeit dieser Beschreibung bei gro en Systemen f hrt die Auflistung aller m glichen Zust nde jedoch zu un bersichtlichen Darstellungen Kontext freie Grammatiken sind eine regelorientierte Beschreibung f r die m glichen Zust nde und Aktionen an einer Schnittstelle ein Parser kontrolliert die vorgegebene Grammatik Die St rke liegt in der Beschreibung linearer textorientierter Sprachen die Beschreibung von Dialogen in direkt manipulativen Schnittstellen ist schwierig Das event Modell betrachtet den Benutzer als Quelle von Ereignissen events die an unterschiedlichen Stellen der Benutzerschnittstelle ber Eingabeger te erzeugt werden k nnen Zu jeder Zeit k nnen hier mehrere Zust nde aktiv sein die durch events ver ndert werden und dabei wieder neue events ausl sen k nnen Das event Modell erm glicht eine f r evolution res Prototyping direkt manipulativer Schnittstellen effektive Beschreibungsform die verst ndlich dargestellt und leicht in eine Imple mentierung umgesetzt werden kann Die Darstellungsform der beiden anderen Modelle f hrt bei einer iterativen Vorgehensweise schnell zu un bersichtlichen Dokumenten Farooq 1988 F r das event Modell wurde in dieser Arbeit die Darstellung durch die Trennung in einen elementaren Dialog Interaktionsmanagement und einen komplexen Dialog Dialogmanagement erleichtert 2 3 2 Client Server Modell D
19. B _ der Buntheit zu negativen Bewertungen f hrt Die Ber cksichtigung von 2 Variablen f r eine abh ngige Gr e kann durch multiple lineare Regression beschrieben werden Zun chst werden die Ergebnisse der Regres sionsanalyse f r die Kriterien K2 und K3 angegeben K2 3 04 0 069 B 0 081 B _ 4 14 Regressionskoeffizient R2 0 92 Signifikanz p lt 0 025 K3 2 42 0 067 B 0 066 Bg_ 4 15 Regressionskoeffizient R2 0 84 Signifikanz p lt 0 1 Ein derart linearer Zusammenhang kann fiir das Kriterium K1 Brauchbarkeit nicht gelten ein graues Bild B Bg_1 9 w rde die h chste Bewertung erhalten Die Bewertung von Nr 1 zeigt da trotz geringer mittleren Buntheit und Standard abweichung die Bewertung nur schwach positiv ist Die verwendeten Farben liegen also schon zu nahe an den Graut nen die hohe Bewertung in K3 zu bla best tigt diese Vermutung Nach Eliminieren von Nr 1 aus der Regressionsanalyse konnte f r die brigen Werte ein signifikanter linearer Zusammenhang bestimmt werden 104 K1 2 97 0 075 B 0 059 Bg 1 R 0 81 p lt 0 1 4 16 Die Bedeutung von Mittelwert und Standardabweichung der Buntheit ist f r die verschiedenen Kriterien in etwa gleichgewichtig Ein geringer Mittelwert von der Buntheit und deren Standardabweichung steigert zwar einerseits die Werte f r Kl und K2 empfehlenswert und dezent gleichzeitig tendiert aber der Wert von K3 zu der Beurteilung zu bla Eine
20. H bner et al 1987 Ziel dieser Arbeit ist es die Entwicklung von leistungsf higen Mensch Maschine Schnittstellen dadurch zu unterst tzen da eine Entwicklungsumgebung die iterative Vorgehensweise im Prototyping unter Einschlu ergonomischer Gestaltungsziele ber cksichtigt d h verschiedene Aspekte der ergonomischen Gestaltung sollen bereits beim Systementwurf durch geeignete Werkzeuge behandelt werden k nnen Diese Werkzeuge sollen dem Enwickler einer Benutzerschnittstelle nachfolgend System entwickler genannt helfen die Gestaltung von Gesamtsystemen unter Ber ck sichtigung der Anforderungen der sp teren Benutzergruppe durchzuf hren Als Benutzer wird nachfolgend ein typischer Benutzer angenommen dessen Verhalten bez glich einer Arbeitsaufgabe kaum vom Durchschnitt der Benutzergruppe abweicht z B ein An sthesist w hrend einer Operation oder eine Krankenschwester bei der Intensivpflege Die Problematik der Entwicklung einer Benutzerschnittstelle wird in Kapitel 1 aus verschiedenen Blickwinkeln betrachtet das medizinische Umfeld die systemergono mischen Aspekte und die M glichkeiten des Software Engineering sollen im Ansatz ber cksichtigt werden Als geeignete Vorgehensweise wird in Kapitel 2 in das evolution re Prototyping eingef hrt und das Konzept der in dieser Arbeit beschriebenen Entwicklungsumgebung festgelegt Die Basis der Entwicklungs umgebung ein objektorientiertes Baukastensystem f r multimodal inter
21. Mensch Maschine Schnittstelle oft unspezifisch als Benutzerfreundlichkeit bezeichnet wird in DIN 66234 1980 genauer spezifiziert Aufgabenangemessenheit Die Schnittstelle soll die Arbeitsaufgabe unterst tzen ohne eine zus tzlich Belastung durch die Bedienung zu erzeugen Selbsterkl rungsf higkeit Die Bedienung soll unmittelbar verst ndlich sein bzw auf Verlangen HELP Funktion erl utert werden k nnen Steuerbarkeit Die Dialogm glichkeiten und deren zeitlicher Rahmen sollen vom Benutzer bestimmt werden Verl lichkeit Das Verhalten soll der Erwartung des Benutzers entsprechen Fehlertoleranz Trotz Fehleingaben soll das Arbeitsziel erreichbar bleiben Erlernbarkeit Keine dicken Handb cher oder lange Schulungen sollen notwendig sein bersichtlichkeit Die Information auf dem Bildschirm soll bersichtlich gestaltet sein Flexibilit t Eine Anpassung an individuelle Ziele und W nsche soll leicht m glich sein Diese Anforderungen k nnen bei bestehenden Systemen als Grundlage f r eine Bewertung dienen dies ist z B im System EVADIS durch einen Fragebogen realisiert worden Murcher et al 1987 Dem Entwickler von Mensch Maschine Systemen bietet dies jedoch keine konkrete Hilfe Aus diesem Grund wurde von Seiten der Ergonomie die Anwendung von Software Engineering Methoden schon fr h gefordert Draper amp Norman 1984 w hrend die Gestaltung der Mensch Maschine Schnittstelle in der Literatur ber Soft
22. Qualit t der AIS Arbeitsseite mit 21 Farben erh lt einen Wert von 1 5 w hrend der gesch tzte Wert auf Grundlage eines Entwurfs mit nur 8 Farben Infusionspumpe den Wert 0 8 voraussagt 4 4 5 4 In i B ngsverfahren i Die Analyse von farbigen Bildschirmdarstellungen durch die Berechnung der Bunt heiten kann im Farbeditor CEDI unter der Men taste BI aufgerufen werden Es kann dann interaktiv auf einem zweiten Bildschirm der zu untersuchende Bildausschnitt festgelegt werden Neben dem Mittelwert und der Standardabweichung der Buntheit 105 wird die Anzahl der Farborte und die Sch tzung der Bewertungen K1 K2 und K3 angegeben Zus tzlich werden die Farborte in die a b Ebene CIELAB projiziert dargestellt wobei die Gr e der Markierung von der relativen H ufigkeit eines Farborts im betrachteten Bildschirmausschnitt abh ngt Durch dieses Muster kann neben der Analyse der Buntheit Farbs ttigung auch die Farbortverteilung betrachtet und beurteilt werden So zeichnen sich die positiv beurteilten Entw rfe u a dadurch aus da die Farborte berwiegend auf einer Linie sog Gegenfarben liegen Bild 4 30 Diese Erfahrung stimmt mit der Beobachtung von Murch 1984 berein daB Gegen farben gut zueinander passen Farbanzahl 8 magenta Buntheit m 14 std 13 0 ebzuraten empfahlenswart 1 1 lightness Bild 4 30 CEDI mit Analyse von Entwurf Nr 3 Das wesentliche Ergebnis dieses Abschnitts liegt in der Realisierung e
23. Risiken entgegenwirkt Der Schwerpunkt dieser Arbeit liegt zun chst auf der Erarbeitung der Anforderungen an eine Prototyping Entwicklungsumgebung und der Realisierung von geeigneten 14 Software Werkzeugen Diese Software Werkzeuge werden so konzipiert da eine kontinuierliche Benutzerbeteiligung wahrend des Entwicklungsprozesses vereinfacht wird Da dieser Proze ein besonderes Projektmanagement erfordert wird im n chsten Abschnitt auf das Projektmanagement im Prototyping eingegangen bevor das Konzept f r eine Entwicklungsumgebung in Abschnitt 2 3 entworfen wird 2 2 Aspekte des Projektmangement im Prototyping Proze Die Vorgehensweise des evolution ren Prototyping erfordert ein tiefgreifendes Umdenken bei der Projektgestaltung Die Bereitwilligkeit f r eine partnerschaftliche Zusammenarbeit zwischen Entwickler und Benutzer ist abh ngig sowohl von mensch lichen Grundhaltungen der Beteiligten als auch von organisatorischen Bedingungen 2 2 1 Organisation des Projektablaufs Die berwachung und Kontrolle des Entwicklungsablaufs unterscheidet sich erheblich von der konventionellen Projektkontrolle die sich am Pflichtenheft und dem klassischen Phasenmodell orientiert Im Prototyping ist die Anzahl notwendiger Iterationen im Entwicklungsproze zun chst unbestimmt Daher mu das Gesamt projekt in einzelne berschaubare Abschnitte unterteilt werden die durch Meilen steine gekennzeichnet werden Diese Meilensteine k nnen a
24. Wahrnehmungsregeln durch die die sensorische Information kontextabh ngig weiter verarbeitet wird In Bild 4 5 werden 3 gef llte Kreise und 2 berlagerte Dreiecke wahrgenommen die nur virtuell vorhanden sind d h dargestellt sind nur 3 Kreis segmente und 3 Winkelelemente ur cv Bild 4 5 Kanizsa Figur 56 Dieses Phinomen wird durch die Gesetze der Geschlossenheit und Fortfiihrung aus der Gestalttheorie beschrieben Wertheimer 1923 Diese Theorie definiert eine Gestalt als eine Gesamtheit die sich von der Summe der Einzelheiten unterscheidet Anstelle einer einfachen Superposition tritt also eine nichtlineare Interaktion von einzelnen Elementen Gesetz der Pr gnanz Im Gehirn wird die sensorische Information so organisiert da ein m glichst einfaches Muster abgespeichert werden kann hnlich einer Seifenblase die automatisch die stabilste Form als Kugel annimmt wird bei verschiedenen Interpretationsm glich keiten die jeweils einfachste ausgew hlt und gesehen Gesetz der Fl che Bei berlagerungen wird angenommen da ein kleineres Objekt ber einem gr eren liegt Gesetz der N he Elemente die nahe zusammenliegen werden als Gruppen gesehen Gesetz der Gleichartigkeit Elemente die z B in Farbe oder Form hnlich sind werden als Gruppe gesehen Gesetz der Geschlossenheit Das perzeptive System f llt nicht geschlossene Darstellungen selbst aus da geschlossene Formen pr gnanter sind als of
25. abh ngig von der Region in der das Objekt angeklickt wird Bild 4 7 Es erscheint dann automatisch ein Cursor der angibt welche Objektkanten verschoben werden F r die gleichzeitige Bearbeitung mehrerer Objekte k nnen diese zu einer Gruppe zusammengefa t und z B gleichzeitig verschoben werden move Group Der Aufbau von Symmetrien innerhalb der Gruppe wird von der Funktion align unter st tzt sie bietet die M glichkeit die Kanten mehrerer Objekte miteinander fluchtend auszurichten 60 Bild 4 7 Cursor Formen f r die resize Funktion In Bezug auf die Positionierung kann im Menii WORKBENCH eine Rasterweite eingestellt werden die die Aufl sung der pixelgenauen Positionierung einschr nkt Rasterweite 5 bedeutet z B da die jeweiligen Pixelwerte der aktuellen Cursor Position modulo 5 gerundet werden 4 2 1 2 Belegung von Objekt Attributen Neben der Objektgeometrie besitzt jedes Objekt weitere f r das Objekt spezifische Attribute Die Belegung dieser Attribute wurde in Abschnitt 3 3 als Schritt II der Implementierung eingef hrt F r einen Werteschieber Slider mu z B der Wertebereich oder das Format der Skalierung eingestellt werden Die Belegung dieser Attribute wird mit Hilfe eines Attribut Formulars vorgenommen das durch die Menii Funktion attribute OBJECT aufgerufen werden kann Bild 4 8 Auf jedem Formular ist die Option vorgesehen einem Objekt einen Namen zuzu ordnen dieser Name verbess
26. an in den Entwicklungsproze miteinbezogen so da im Projektmanagement in den Bereichen der Planung und Durchf hrung andere Voraussetzungen ber cksichtigt werden m ssen als in Projekten mit konventioneller Vorgehensweise Evolution res Prototyping kann besonders effektiv durchgef hrt werden wenn dem Systementwickler eine leistungsf hige Software Entwicklungs umgebung zur Verf gung steht Die in dieser Arbeit konzipierte Entwicklungsumgebung vereinfacht den Entwurf prototypischer Versionen und bietet gleichzeitig Ans tze zur heuristischen und objektiven Bewertung Den Kern der Entwicklungsumgebung bildet eine objektorien tierte Bibliothek mit wiederverwendbaren Bausteinen f r die Interface Gestaltung Diese Bausteine erf llen die Anforderungen eines sog user interface management system UIMS im Unterschied zu den bekannten UIMSs wurden Schwerpunkte auf die hierarchische Strukturierung einer Benutzerschnittstelle sowie die direkt manipulative multimodale Interaktion gelegt Der akustische Kanal wird sowohl bei der Eingabe Spracherkennung als auch bei der Ausgabe akustische Meldungen miteinbezogen Die Implementierung einer Benutzerschnittstelle unter Verwendung der Bausteine wurde anhand einer Infusionspumpen Kontrolleinheit beschrieben Dabei wurde ausgehend von einer hierarchischen Analyse die Benutzeraufgabe in die Syntax und Semantik einer die Schnittstelle beschreibenden Kodierung DIC umgesetzt Aufbauend auf die Baustei
27. bekannt da der Mensch Informationen und Aufgaben im Ged chtnis auf hierarchisch strukturierte Netzwerke abbildet d h ein Problem in eine Summe von Teilproblemen zerlegt Wippich 1984 Ein wichtiges Prinzip der ergonomischen Gestaltung ist die Abbildung der hierarchisch gegliederten Aufgabe auf die Benutzerschnittstelle Dies bedeutet da die kognitive Struktur der Aufgabe als Modell f r die Gestaltung der Mensch Maschine Interaktion benutzt wird Dieses Vorgehen mit Hilfe der hierarchischen Strukturierung soll durch geeignete Baukastenobjekte in die Implementierung umgesetzt werden k nnen Es wird daher im Interfacebaukasten zwischen elementaren Bedienelementen Klasse Element und Teilschnittstellen Klasse Constructor unterschieden die verschiedene Elemente zur L sung einer Teilaufgabe zusammenfassen Dies entspricht in der Hardwaretechnologie 28 einer Zusammenfassung von Bedienelementen z B Schalter und Kn pfe in einzelnen Systemmoduln z B Einsch be Mit Hilfe dieser abstrakten Oberklassen d h von diesen Klassen werden keine Instanzen gebildet werden f r jede Benutzerschnittstelle durch Vererbung Mechanismen bereitgestellt die wesentlich zur Verwirklichung konsistenter Benutzer schnittstellen beitragen Zus tzlich wird der Kodierungsaufwand der nicht abstrakten Objekte reduziert code sharing Als gemeinsame Oberklasse dient die Klasse Interactor Bild 3 3 in der Methoden und Instanzvariablen vereinbart
28. der Durchf hrung dieser Arbeit und die stetige F rderung und Betreuung Herrn Univ Prof Dr rer nat D Haupt dem Leiter des Rechenzentrums und Inhaber des Lehrstuhls f r Betriebssysteme der RWTH Aachen danke ich f r das Interesse an dieser Arbeit und die bernahme des Korreferats Herrn Univ Prof Dr med G Kalff dem Direktor der Klinik f r An sthesiologie am Klinikum Aachen danke ich f r die freundliche Unterst tzung bei den Studien zur Gestaltung des An sthesie Entscheidungsunterst tzungs Systems Meinen Kollegen Herrn Dipl Inform B Thull Herrn Dipl Ing H J Popp und Herrn Dipl Ing Th Schecke dem Leiter der Arbeitsgruppe danke ich f r zahl reiche inhaltliche Diskussionen dieser Arbeit und das fruchtbare Arbeitsklima Herrn Dipl Des W Korr danke ich f r die anregenden Diskussionen ber Farb gestaltung und die Anfertigung vieler in dieser Arbeit verwendeten Zeichnungen Den Diplomanden und studentischen Hilfskr ften der Forschungsgruppe danke ich f r ihre wertvolle Mitarbeit bei der programmtechnischen Realisierung der in dieser Arbeit beschriebenen Software Entwicklungsumgebung Der Studienstiftung Cusanuswerk danke ich f r die finanzielle F rderung dieser Arbeit und die pers nliche F rderung durch zahlreiche interdisziplin re Fortbil dungsveranstaltungen AIS AES 2 CIE IFIP OOD OOP TCP IP X 11 CEDI DIC IBIS Liste der verwendeten Abk rzungen An sthesie Inform
29. der linken Seite ber eine Men leiste aus der einer der 3 Farbr ume RGB HSV oder CIELAB und eine der 3 Kontrastsituationen ausgew hlt werden In Bild 4 25 wurde der HSV Farbraum zur interaktiven Manipulation gew hlt als Simultandarstellung im mittleren Farbfenster A ist eine Infeld Umfeld Kontrast situation dargestellt Die Farbwerte des linken B oder rechten Farbrechtecks C k nnen mit Hilfe der Maus an den jeweiligen Werteschiebern physikalisch unabh ngig ver ndert und ihr Zusammenwirken im mittleren Rechteck A beurteilt werden Picknex Ka Se I Ha Bild 4 25 Bildschirmlayout des Werkzeugs CEDI 96 Oberhalb der beiden Farbfelder B und C befindet sich ein Texteingabefenster fiir Zugriffe auf die Farbdatenbank Wenn dieses Texteingabefenster per Maus aktiviert wurde kann ein Farbbezeichner iiber die Tastatur eingegeben werden Durch Aktivieren eines Displays D oberhalb der Werteschieber kann die numerische Bestimmung der eingestellten Farbwerte durch Koordinatentripel der 3 Farbenr ume angezeigt werden Farbbild 4 2 Anhang B 3 In der Mitte des Fensters wird der in CIELAB berechnete Farbabstand der beiden Farben angegeben Dieser Farbabstand soll gem ISO 9241 mindestens AE 40 betragen um einen ausreichenden Farbkontrast zweier Elemente zu erreichen In Farbbild 4 2 sind die eingestellten Farbwerte im CIELAB Farbraum visualisiert Der Helligkeitswert ist auf einem vertikalen Werteschieber aufget
30. die Beurteilung des kardio vaskul ren Teilsystems H modynamik in der Phase nach Abkopplung der Herz Lungen Maschine entworfen Zur Beurteilung der Himodynamik wurden 5 Zustands gr en eingef hrt Kontraktilit t Herzfrequenz Vasotonus Intravasalvolumen und Narkosetiefe Diese Zustandsgr en sind in der Regel nicht direkt meBbar sondern ergeben sich aus komplexen Verkn pfungen verschiedener Me gr en Dadurch kann eine Vielzahl von Einzelinformationen in einer Zustandsgr e verdichtet werden Die Benutzerschnittstelle des An sthesie Entscheidungsunterst tzungs Systems ist eine zus tzliche Komponente zu dem am Helmholtz Institut enwickelten An sthesie Informationssystem AIS Daher bestand die Anforderung die Interaktion konsistent zur AIS Schnittstelle zu entwerfen und zus tzlich neue Gestaltungsm glichkeiten f r den Bereich der Diagnosefindung und Therapieplanung einzusetzen Der Ansatz f r die Gestaltung des AES 2 besteht nun darin aus der Aufgabenanalyse die kognitive Struktur der Aufgabe des An sthesisten analog zum vorgestellten Modell von Rasmussen zu erfassen und die dazugeh rigen Informationen geeignet strukturiert auf dem Bildschirm darzustellen Die Benutzerschnittstelle soll als task map Easterby 1984 strukturiert werden d h Information wird entsprechend der funktionalen Zusammengeh rigkeit der Abfolge und H ufigkeit der Benutzung und der Wichtigkeit gruppiert kognitive Belastung Wahrneh
31. die erste Stufe der in Bild 4 19 dargestellten Stufen der Farbwahrnehmung 83 Die Rezeptor Signale werden im Auge vorverarbeitet und in 3 neuronalen Kan len weitergeleitet Diese Kan le f hren ein Helligkeitssignal sowie ein Rot Griin und Gelb Blau Signal also jeweils ein Paar sogenannter Gegenfarben Im Zentral nervensystem erfolgt die letzte Verarbeitungsstufe der Farbwahrnehmung die Signale der neuronalen Kan le werden zu einem bewu ten Farbeindruck mit den Komponenten Farbton Farbs ttigung und Helligkeit verarbeitet Diese Komponenten werden oft f r die sprachliche Beschreibung eines Farbreizes herangezogen z B ein heller ges ttigter Gelbton und sind daher intuitiv verst ndlich Diese kontinuierliche Verarbeitung perzeptiver Information wurde von Mishkin und Appenzeller 1987 so beschrieben Diese Ergebnisse lie en uns die Theorie aufstellen da die visuelle Information entlang der neuronalen Bahn St ck f r St ck verarbeitet wird Die Nervenzellen der Bahn haben gleichsam der Gesichtswelt zugewandte Fenster die f r die aufeinander folgenden Stufen immer gr er werden sowohl in ihrer r umlichen Ausdehnung als auch in der Kompliziertheit der Information die sie eindringen lassen Die Zellen beantworten zunehmend mehr physikalische Eigenschaften eines Gegenstandes zu denen Gr e Form Farbe und Oberfl chenstruktur geh ren bis sie schlie lich auf den letzten Stufen der unteren Schl fenla
32. eher der links oder der rechts stehende Begriff zutrifft 1 ICH HALTE PIKTOGRAMME FUR nicht sinnvoll sinnvoll 3 2 1 0 1 2 3 TEIL I Auf den folgenden Seiten werden Ihnen Piktogramme vorgestellt die z B auf dem Bildschirm eines Ger tes zur Patienten berwachung erscheinen k nnten Sie sollen Begriffe bez glich des Patientenzustands oder bestimmte Informationsgruppen widerspiegeln Unter jeder Abbildung ist eine freie Zeile auf die Sie einen Begriff schreiben k nnen der Ihrer Meinung nach den Inhalt des Piktogramms am besten ausdr ckt Au erdem k nnen Sie bewerten inwieweit sie die Darstellung sympathisch und erkennbar finden Beispiel Bild schlecht erkennbar gut erkennbar 3 2 1 0 2 3 EEE sthetik unsympathisch sympathisch Flissiakeitshilana 3 O 1 2 3 Sollte ein Begriff ausnahmsweise nicht ausreichen k nnen Sie auch eine kurze Umschreibung Ihrer spontanen Vorstellung aufschreiben Bild schlecht erkennbar gut erkennbar 3 2 1 0 1 2 3 sthetik unsympathisch sympathisch 3 2 1 0 1 2 3 Bild schlecht erkennbar gut erkennbar 3 2 1 0 1 2 3 Asthetik unsympathisch sympathisch 3 2 1 0 1 2 3 Bild schlecht erkennbar gut erkennbar 3 2 1 0 1 2 3 Asthetik unsympathisch sympathisch 3 2 1 0 1 2 3 Bild schlecht erkennbar gut erkennbar 3 2 1 0 1 2 3 Asthetik unsympathisch sympathisch 3 2 1 0 1 2 3 Bild schlecht e
33. eine Korrelation zwischen den Buntheitswerten eines farbigen Bildschirmlayouts und dem durch den Benutzer eingesch tzten subjektivem Urteil festgestellt Die Bewertung eines Wort schatzes zur Spracherkennung kann anhand eines Testbetriebes der Worterkennung vorgenommen werden F r die Bewertung von akustischen Meldungen wurde wie derum ein Fragebogen entworfen der eine rechnergest tzte Beurteilung durch den 138 Benutzer erm glicht Mit Hilfe dieser Entwicklungsumgebung kann der Proze des evolution ren Proto typings f r die genannten Gestaltungsaufgaben effizienter durchgef hrt werden d h die Anzahl der notwendigen Iterationen und die Zeit f r jede Iteration wird verringert Am Beispiel der Gestaltung eines An sthesie Entscheidungs Unterst tzungssystems wurde ein systemergonomischer Ansatz zur Gestaltung eines komplexen Informations systems ausgehend von kognitiven Aspekten der Aufgabe durchgef hrt Insbesondere wurden die Strukturierung und Visualisierung von eine Entscheidung unterst tzender Information durch graphische Mittel sowie eine graphische Erkl rungskomponente behandelt Es wurde dabei aufgezeigt wie die perzeptiven und kognitiven F higkeiten und Grenzen des Menschen im Entwurf der Benutzerschnittstelle durch Einsatz der beschriebenen Methoden und Werkzeuge systematisch ber cksichtigt werden k nnen 139 Quellenverzeichnis Anderson S A 1981 Cognitive skills and their acquisition Hillsdale N J
34. empirischen Aussagen zur Farbwirkung eine Verbindung zu metrischen Farbr umen hergestellt Daraus wird dann das Konzept f r ein Werk zeug zur Farbgestaltung abgeleitet und dessen Realisierung erl utert 4 4 1 Farbwahrnehmung des Menschen F r die Perzeption von Farbe sind 3 verschiedene Rezeptortypen der Netzhaut verantwortlich deren Absorptionskurve jeweils im Rot Gr n bzw Blaubereich verl uft ihre Absorptionsmaxima liegen bei den Wellenl ngen 445 nm 535 nm und 575 nm Cyanolab Chlorolab Erythrolab Jameson 1972 Dieser Zusammenhang wurde bereits von Young und Helmholtz postuliert und als trichromatische bzw Dreikomponeneten Theorie bezeichnet v Helmholtz 1896 Die Gesamtheit der Farben l t sich demnach in einem dreidimensionalen Raum darstellen und bietet drei Dimensionen der Kodierung Einen anderen Ansatz begr ndete Hering in seiner Gegenfarbentheorie Hering 1920 wo als Urfarben Rot Gr n Blau und Gelb angenommen werden Die Bezeichnung Gegenfarben hat ihren Ursprung in der Erkenntnis da es weder ein gr nliches Rot noch ein bl uliches Gelb gibt Beide scheinbar konkurrierenden Systeme haben G ltigkeit jedoch auf verschiedenen Ebenen der Wahrnehmung v Kries 1905 Die Reizaufnahme durch die Rezeptoren erfolgt analog der trichromatischen Theorie die nachfolgenden Neuronensysteme f hren eine Reizverarbeitung durch die besser mit der Gegenfarbentheorie beschrieben wird Der rezeptive Prozess bildet
35. r den Entwurf und die Bewertung unterst tzt werden Dabei kann die M glichkeit der Benutzerbeteiligung effektive Unterst tzung bieten Nachfolgend werden zuerst Grundlagen aus dem Bereich der kognitiven Verarbeitung von Piktogrammen aufgef hrt um dann auf den Entwurfsproze und die Gestaltung neuer Piktogramme f r den medizinischen Bereich einzugehen 4 3 1 Kognitive Verarbeitung von Piktogrammen Verbale Information in Form geschriebenen Textes ist ein visueller Reiz der in einen phonetischen Kode verwandelt wird Es werden daher sowohl das visuelle rechte Hemisph re als auch das auditive Kurzzeitged chtnis linke Hemisph re belastet Die seriell arbeitende analytische Informationsverarbeitung der linken Hemisph re kann entlastet werden wenn die Text Information als Bild Piktogramm bermittelt werden kann Der Nutzen von Piktogrammen liegt darin die Informationsaufnahme zu erleichtern indem Systeminformation und Benutzerkommandos in bildhafter Form repr sentiert werden Lodding 1983 Die formale Distanz Huchins et al 1986 zur 70 Information wird geringer d h die Beziehung zwischen der Bedeutung und der physischen Form eines Objekts wird enger 4 3 1 1 Der VerarbeitungsprozeB Die Betrachtung des an sich sehr komplexen Vorganges der kognitiven Verarbeitung wird f r die weiteren Betrachtungen auf die Unterscheidung von drei Stufen der Verarbeitung Bild 4 12 bei der Identifikation von Piktogrammen reduziert Sta
36. r eine neue Hypothesenbildung notwendig ist kann auf dem Bildschirm dargestellt werden Der Benutzer ist nicht externen Beobachter sondern befindet sich durch die Interaktion innerhalb des Gesamtsystems in the loop Die Darbietung von Alternativen verhindert da dem System blindes Vertrauen geschenkt wird oder im St rungsfall nur langsam oder fehlerhaft reagiert wird ein Problem das besonders in hochautomatisierten Systemen auftritt Kessel und Wickens 1982 6 3 1 5 Medikationsli In tabellarischer Form wird eine Liste der durchgef hrten TherapiemaBnahmen mit Medikamentennamen Menge und Zeit dargestellt Zus tzlich ist angezeigt ob ein Medikament ber einen Perfusor verabreicht wurde In dieser Liste kann mittels der beiden Pfeiltasten vor oder zur ckgebl ttert werden Der Zugriff auf diese Dokumentation kann f r den An sthesisten sowohl f r die Diagnose als auch die Therapieplanung von Bedeutung sein 133 Medikament Menge Einheit Zeit Perf N TE ol a Np A KCL 7 45 10 mval 9 45 100 gamma 9 48 50 gamma 10 08 XYLOCAIN 65 mg 10 12 DIPIDOLOR 15 mg 10 15 LASIX 10 mg 10 20 DOPA 250 gamma 10 31 Bild 6 10 Medikationsliste 6 3 1 6 Hinweise nd Kontrolle d m Es ist geplant Informationen ber Routinet tigkeiten in die Wissensbasis zu inte grieren um den An sthesisten an diese T tigkeiten zu erinnern So kann z B auf die regelm ige Blutgasanalyse hingewiesen werden Zu jedem der angesprochenen phy
37. sind die beide Unterklassen gleicherma en betreffen Dies sind z B die Geometrie die Hierarchiezugeh rigkeit oder der Aktivierungszustand eines Objekts Interactor Constructor Bild 3 3 Oberklassen der Interaktionsobjekte 3 2 1 1 Beschreibung der Oberklassen Definition der Klasse Constructor Konstruktoren fassen einzelne Elemente oder weitere Konstruktoren zusammen und organisieren deren Darstellung in einem eigenen Koordinatensystem Sie dienen als Grundlage f r die Definition komplexer Dialoge innerhalb einer Teilschnittstelle F r die Benutzerschnittstelle entsteht dadurch eine Baumstruktur deren Knoten von Konstruktoren Teilschnittstellen und deren Bl tter von Elementen Elementar schnittstellen gebildet werden Merkwitz 1989 Die abstrakte Baumstruktur einer hierarchisch aufgebauten Benutzerschnittstelle ist in Bild 3 4 dargestellt Innerhalb einer Benutzerschnittstelle sind Teilschnittstellen nicht zu jedem Zeitpunkt sichtbar bzw zugreifbar Konstruktoren k nnen daher zwei verschiedene Aktivie rungszust nde annehmen 1 locked d h die Teilschnittstelle steht nicht zur Interaktion bereit 2 standby d h Interaktion ist innerhalb dieser Teilschnittstelle m glich 3902 Bild 3 4 Hierarchische Baumstruktur einer Benutzerschnittstelle In Hinblick auf das evolution re Prototyping bieten Konstruktoren die M glichkeit zun chst einen speziellen Aufgabenbereich also den Inhalt eines Ko
38. verwendet werden soll seltener im Mittelpunkt als die Frage wie Farbe am Bildschirm geeignet eingesetzt werden kann um die genannten Vorteile einer Farbkodierung nutzen zu k nnen Es ist bekannt da eine nicht ad quate Farbgebung die Informationsverarbeitung des Benutzers beeintr chtigen kann Die 82 Forschung konzentrierte sich in der Vergangenheit auf die Wirkung von Farbe in alphanumerischen Anzeigen d h haupts chlich auf die Lesbarkeit von Text Fukuzumi 1989 Im Bereich der graphischen Farbgestaltung sind jedoch nur grobe qualitative Richtlinien bekannt so da ein Systemdesigner stets auch auf eine heuristische Vorgehensweise angewiesen ist Bislang fehlen f r diese Vorgehensweise geeignete Werkzeuge die eine sinnvolle Auswahl aus der Vielfalt m glicher Farben unterst tzen Die Effizienz der Werkzeuge kann verbessert werden wenn durch Anwendung von Farbmetrik auch eine quantitative Farbanalyse erm glicht wird Dadurch werden die Voraussetzungen geschaffen eine farbliche Gestaltung einer Benutzerschnittstelle auch auf farbmetrische Daten gest tzt bewerten zu k nnen Die Farbgestaltung mehrerer untereinander in Beziehung stehender Farbfl chen soll durch ein Werkzeug interaktiv variiert werden k nnen da dies der einzige Weg ist die subjektive Wahrnehmung simultan dargestellter Farbreize zu ber cksichtigen In den folgenden Kapiteln wird ausgehend von perzeptiven Grundlagen des Farben sehens und qualitativen meist
39. Anzahl der Zeilen und die Schleifen verschachtelung geringer ist 50 4 Werkzeuge zur Informationsdarstellung Die Informationsdarstellung am Bildschirm umfa t verschiedene M glichkeiten der Kodierung z B durch Farbe Form Text oder Piktogramme Der effiziente Einsatz dieser Kodierungsm glichkeiten erfordert Kenntnisse ber die Informationsver arbeitung des Menschen um die perzeptiven und kognitiven F higkeiten und Grenzen durch eine geeignete Gestaltung der Informationsdarstellung und Interaktion ber cksichtigen zu k nnen In diesem Kapitel werden daher zun chst Aspekte der perzeptiven und kognitiven F higkeiten des Menschen n her betrachtet die dann in den Konzepten der Werkzeuge f r Bildschirmentwurf Farbgestaltung und Piktogrammgestaltung ber cksichtigt werden 4 1 Menschliche Informationsverarbeitung graphischer Darstellungen 4 1 1 Modelle menschlicher Informationsverarbeitung Es existieren verschiedene Modelle der menschlichen Informationsverarbeitung die die perzeptiven und kognitiven Prozesse n her beschreiben Card Moran und Newell 1983 entwickelten ein Modell das in Anlehnung an die Rechnertechnologie interpretiert werden kann Bild 4 1 AAALAC AA LY Reaktion e Bild 4 1 Modell der Informationsverarbeitung nach Card et al 1983 51 In diesem Modell menschlicher Informationsverarbeitung werden drei Prozessoren unterschieden der sensorische motorische und kognitive Prozessor
40. Benutzer des neuen Systems an der Entwicklung beteiligt sein 16 Ein charakteristisches Problem des Prototyping besteht darin die Benutzer ber einen l ngeren Zeitraum zur Zusammenarbeit zu motivieren Williges 1987 Um die Motivation aufrecht zu erhalten k nnen die Methoden der heuristischen Evaluierung variiert werden Nach Dick und Carey 1978 werden Einzel Kleingruppen und Feldtests unterschieden In Anlehnung daran wurden folgende Verfahren durchgef hrt 1 Pers nliches Gespr ch mit einem Benutzer zun chst informell sp ter mit Diskussion direkt am Bildschirm Hierbei besteht die M glichkeit da der System entwickler die Bedingungen aus dem Arbeitsumfeld des Benutzers besser kennen lernt und umgekehrt der Benutzer mehr von den technischen M glichkeiten der Systemgestaltung kennenlernt 2 Diskussion innerhalb einer kleinen Gruppe mit gleicher Anzahl von Entwicklern und Benutzern Dabei sollen gemeinsame Zielsetzungen erarbeitet und festgehalten werden um sie zu einem sp teren Zeitpunkt anhand neuer alternativer Versionen aufgreifen und weiterdiskutieren zu k nnen 3 Fragebogen und strukturierte Interviews eignen sich besonders gut zur Durchf hrung direkt am Arbeitsplatz des Benutzers 4 Labortest Eine vollst ndige oder in einem Teilbereich vollst ndige Implementation wird vom Benutzer analog zu einer realen Aufgabenstellung im Labor bedient Dabei kann die objektive Leistung Performance und die subjektiv
41. Benutzerbeteiligung im Prototyping Proze Prototyping bietet die M glichkeit bereits fr h im Entwicklungsproze Bewertungs phasen einzuf hren in denen die in Kapitel 1 1 geforderte Benutzerbeteiligung gut verwirklicht werden kann Im Entwicklungsproze entsteht dann eine Struktur die sowohl Benutzer und Computersystem Systemergonomie als auch die aktive Rolle des Systementwicklers Software Engineering ber cksichtigen mu In dieser Struktur sind die in Bild 1 3 dargestellten Schnittstellen bzw Kommunikationswege vorhanden Der Benutzer hat ein mentales Modell von seiner Aufgabe das er in Form einer Aufgabenbeschreibung soweit wie m glich formulieren kann Auf eine Arbeitsaufgabe im medizinischen Bereich bezogen k nnen hier auch die Randbedingungen des medizinischen Umfelds ber cksichtigt werden Der Systementwickler versucht unter Ber cksichtigung dieser Aufgabenbeschreibung eine Aufgabenanalyse durchzuf hren 11 Die Relation zwischen Systementwickler und Computersystem ist durch den Einsatz von Programmiermethoden und Werkzeugen charakterisiert Das Erlernen und Bedienen eines Computersystems durch den Benutzer repr sentiert die Relation Benutzer Computersystem Die Benutzerbeteiligung w hrend der Systementwicklung spiegelt sich in der Beziehung zwischen Systementwickler und Benutzer wider In dieser Relation kommen auch Werkzeuge zur Gestaltung mit Benutzerbeteiligung und die heuristische Bewertung zum Tragen Auf diese
42. Darstellung von Kurvenverl ufen Frame Teilschnittstelle die permanent auch im nichtaktiven Zustand locked durch einen Rahmen angezeigt wird Nur im aktiven Zustand standby werden die dazu geh rigen Elemente dargestellt Slide Teilschnittstelle die im Gegensatz zu Frame wie ein Dia eingeblendet wird d h im nichtaktiven Zustand unsichtbar ist Die Unterklassen von Interactor besitzen eine unterschiedliche graphische Repr sentation und benutzen daher intern unterschiedliche Grafikroutinen zur individuellen Darstellung dennoch wird jedes Element durch Senden der Nachricht display zur Darstellung gebracht Polymorphie Die Darstellung einer Teilschnittstelle kann also einfach erreicht werden indem der Konstruktor an alle ihm zugeordneten Objekte die Nachricht display sendet Bei der Darstellung werden grafische Attribute Farbe Form Beschriftung etc entsprechend vorheriger Vereinbarungen oder falls dies nicht erfolgt ist durch geeignete Voreinstellung sinnvoll gew hlter Defaultwert ber cksichtigt Im Abschnitt 3 3 werden die genannten Objekte innerhalb eines Beispiels benutzt das einen genaueren Einblick in die Verwendung und Eigenschaften dieser Objekte gibt 33 3 2 2 Pr sentationsobjekte In dieser Klasse werden Objekte sowohl f r grafische als auch f r akustische Ausgaben zusammengefa t Die Klasse der PaintObjects dient der grafischen Darstellung von Information die nicht der direkten Manipula
43. Evolution res Prototyping multimodaler farbgraphischer Benutzerschnittstellen in der Medizin Entwurf Implementierung und Ansatze zur Bewertung Von der Fakultat fiir Elektrotechnik der Rheinisch Westf lischen Technischen Hochschule Aachen zur Erlangung des akademischen Grades eines DOKTOR INGENIEURS genehmigte Dissertation Vorgelegt von Diplom Ingenieur Manfred Heinrich Langen aus Bonn Referent Univ Prof Dr rer nat G Rau Korreferent Univ Prof Dr rer nat D Haupt Tag der miindlichen Priifung 8 Februar 1991 Inhaltsverzeichnis Seite O Einleitung 1 1 Der Entwicklungsproze von Benutzerschnittstellen 3 1 1 Besondere Merkmale des medizinischen Umfelds 3 1 2 Aspekte der Systemergonomie 4 1 3 Aspekte des Software Engineering 6 1 4 Prototyping Verfahren 8 2 Evolution res Prototyping 12 2 1 Vorteile und Risiken des evolution ren Prototyping 12 2 2 Aspekte des Projektmanagement 14 2 3 Festlegung eines Konzept f r eine Entwicklungsumgebung 17 3 Entwicklung eines objektorientierten Baukastensystems 22 3 1 Beschreibung des L sungskonzepts f r das Baukastensystem 22 3 1 1 Zielsetzung von Management Systemen f r Benutzerschnittstellen UIMS 22 3 1 2 Objektorientierte Programmierung 23 3 1 3 Modell direkt manipulierbarer Benutzerschnittstellen 25 3 2 Struktur des Interfacebaukastens 27 3 2 1 Interaktionsobjekte 27 3 2 2 Pr sentationsobjekte 33 3 2 3 Management multimodaler Interaktion 33 3 3 Anwendungsbeispiel
44. Inhalts verbale r umliche Information eingeteilt sind Bild 5 3 Eine optimale Zuordnung ergibt sich wenn verbale Information auditiv und r umliche Information visuell pr sentiert wird 109 kognitiver Kode Informationskode verbal i r umlich auditiv Ger usch richtung Modalit t visuell Bild 5 3 Optimale Zuordnung von Kode und Verarbeitung nach Wickens 1984 In Bild 5 4 sind dem Verarbeitungsproze zus tzlich Medien der Informationspr sen tation und Eingabeinteraktion zugeordnet Die softwaretechnische Integration unter schiedlicher Interaktionsformen wurde bereits im Konzept des Interfacebaukastens ber cksichtigt siehe Abschnitt 3 2 3 Die in Bild 5 4 dargestellten Eingabe und Ausgabekan le werden durch dieses Konzept parallel zur Verf gung gestellt Dar ber hinaus sollen nun durch einzelne Werkzeuge der Entwicklungsumgebung die bislang wenig verwendeten Modi Spracheingabe und akustische Ausgabe effizient unterst tzt werden u NEN AS AN EN AN AN EN EN EN ANJ AN AN ANEN EAN ANEN IN ANS NIN PAN AN AN EN AN DIN EN ANG NIAN AN AN AN AN AN AN ON AN AN ON ENAN y YZ y X Tasten Regler A X optische visueller 3 X Hand Frug Y Arteninegier 2 Anzeige YR Kanal F W Motorik X Ber hreingabe 2 y ZF A y Mauseingabe 4 WMAPRARALRAAARAL PRARAAAAASYS grrrrrrrerg morn ern ee e sae 4 Sprach akustische auditiver 7 praca 43 Spracheingabe gt Anzeige Kana
45. Risiken des evolution ren Prototyping Die Vorgehensweise des evolution ren Prototyping verspricht viele Vorteile sie kann jedoch nicht als neuartiges Allheilmittel angesehen werden das alle vorherigen Erkenntnisse des Software Engineering ersetzt Daher wird der Versuch gemacht die Vorteile und Risiken des Prototyping gegen berzustellen Aufgrund eigener Analysen und aus Literaturhinweisen Neuser 1987 Spitta 1989 werden zun chst die Vorteile aufgef hrt 1 Fr he Verf gbarkeit einer ersten Version als vorzeigbarer Meilenstein 2 Die Unterst tzung der wenn auch vorl ufigen Spezifikation und deren Verfeinerung durch eine vorzeigbare Version 3 Die Kommunikation mit der Benutzergruppe erm glicht eine Aufstellung der Benutzeranforderungen deren stetige Anpassung und exakte Erf llung 4 Die Beteiligung der Benutzer w hrend der Entwicklung f rdert die Akzeptanz bei der Einf hrung des Systems Die positiven Wirkungen der Benutzerbeteiligung w hrend des Entwicklungsprozesses sind in Bild 2 1 zusammengefa t nach Mumford und Welter 1984 13 Entscheidung ein neues System einzuf hren Bildung einer interdisziplin ren Gruppe f r Projektplanung und Systemgestaltung Die Beteiligung der Benutzer im Gestaltungsproze erleichtert die L sung von Zielkonflikten erh ht das Vertrauen der Benutzer in die Gestaltung vergr ert das Verst ndnis auf beiden Seiten vergr ert di
46. Software Engineering NJ Prentice Hall Chase W G Ericsson A 1981 Skilled memory in Anderson S A Cognitive skills and their acquisition Hillsdale N J Erlbaum Associates 140 Chase W G 1986 Visual Information Processing In Handbook of Perception and Human Performance Vol II chapter 28 New York John Wiley and Sons Christ R E 1975 Review and analysis of color coding research for visual displays Human Factors 17 542 570 CIE Commission international de l eclairage 1978 Recommendations on uniform color space colordifference equations and psychometric color terms Supplement No 2 to CIE No 15 Cowan W B 1983 An inexpensive scheme for calibration of a color monitor in terms of CIE standard coordinates Computer Graphics 17 315 321 Cox B 1986 Object Oriented Programming An evolutionary approach Addison Wesley Craik F Lockhart R 1972 Levels of processing A framework for memory research Journal of Verbal Learning and Verbal Behaviour 11 671 684 Darwin C Turvey M Crowder R 1972 An analog of the Sperling partial report procedure Cognitive Psychology 3 255 267 Davidoff J 1987 The Role of Colour in Visual Displays Intern Reviews of Ergonomics 1 21 42 Oborne D J Ed Taylor and Francis Dick W und Carey L 1978 The systematic design of instruction Glenview IL Scott Foresman DIN 5033 Teil 2 Farbmessung Normvalenz Systeme Beuth Verlag DIN 5033 T
47. Taste z B Lasix wird die dazugeh rige snd Resource abgespielt Ka Meldungen I L Lasix infusionspumpe leer inDreiMinuten leeralarm istabgeklemmt istoffen Das Hinzuf gen neuer Tasten mit neuen snd Resources ist sehr einfach durch Dr cken der Taste wie trage ich einen neuen Sound ein siehe Bild 5 7 wird dieser Vorgang auf Wunsch erkl rt Hilfsprogramme wie z B der Aufruf des Editors sind ebenfalls in dieser Umgebung integriert Es wurde bereits erw hnt da eine snd Resource sowohl ein Klang oder eine Klang folge als auch ein Wort oder eine Wortkette sein kann Daraus ergeben sich zwei verschiedene Vorgehensweisen zum Aufbau einer Bibliothek Jede applikationsspezifische akustische Nachricht wird unter einem Namen abgelegt Jedes einzelne Wort Klang wird unter einem Namen abgelegt und erst sp ter individuell zu einer Nachricht zusammengesetzt Beide Varianten wurden f r die Applikation Infusionspumpen Kontrolleinheit einge setzt und getestet Die Alarmmeldungen f r eine unterbrochene oder abgeklemmte Zuleitung sollten in der Form Alarmtonl Die Zuleitung von MEDIKAMENT ist offen Alarmton2 Die Zuleitung von MEDIKAMENT ist abgeklemmt erscheinen wobei f r MEDIKAMENT ca 25 verschiedene Namen m glich sind Die 117 erste Vorgehensweise fiihrt zu einer sehr groBen Anzahl von langen Meldungen bei 25 Medikamenten 50 verschiedene Meldungen Die zweite Vorgehensweise ben tigt weit
48. Unter st tzungssystems AES 2 konnte gezeigt werden wie die zuvor entwickelten Methoden und Werkzeuge zu einer effektiven Vorgehensweise bei der Gestaltung eingesetzt werden k nnen Ausgehend von kognitiven Aspekten des Entscheidungsprozesses bei der berwachung und Steuerung des Patientenzustands wurde eine Visualisierung der relevanten Informationen f r jede Phase des Prozesses realisiert Es wurde eine hierarchische Strukturierung der Schnittstelle vorgenommen die sich an den ver schiedenen Aspekten der Aufgabe des An sthesisten orientiert Innerhalb der einzelnen Teilschnittstellen konnte durch Verwendung von Farb und Formkodierung sowie von Piktogrammen die f r Diagnose und Therapie notwendige Information dargestellt werden 136 7 Zusammenfassung Die vorliegende Arbeit stellt eine Software Entwicklungsumgebung vor und zeigt einen L sungsweg f r die Entwicklung von farbgraphischen multimodalen Benutzerschnittstellen die zur Unterst tzung des Arztes bei der Aufgabe der Patienten berwachung eingesetzt werden k nnen Die Ber cksichtigung der besonderen Merkmale des medizinischen Bereichs erfordert ein iteratives Vorgehen um die bestm gliche Anpassung des Systems an die Anforderungen des Benutzers an seine perzeptiven und kognitiven F higkeiten und Grenzen sowie an seine Arbeitsumgebung zu erreichen Als geeignete Vorgehensweise wurde das evolution re Prototyping vorgestellt hierbei wird der Benutzer von Projektbeginn
49. VerlaBlichkeit eines Objekts steigt mit der Anzahl der erfolgreichen Eins tze eines Objekts in unterschiedlichem Kontext Die Eigenschaft der Wiederverwendbarkeit erlaubt es die Reife eines Objekts durch diese Anzahl anzugeben Jede nderung eines Objekts vermindert diese Reife wieder Wenn aber nur ein erfahrener Betreuer zu nderungen berechtigt ist wird auch bei einer nderung die Verl lichkeit eines Objekts nur geringf gig geringer 48 3 4 6 Effizienz Laufzeiteffizienz Die objektorientierte Programmierung erfordert einen zus tzlichen Verwaltungs aufwand Das Senden einer Nachricht Ausl sen einer objektorientierten Methode ben tigt etwa die doppelte Zeit gegen ber einem konventionell programmierten Funktionsaufruf Die Verwendung von Objekten des Interfacebaukastens f hrt auf einer Workstation jedoch zu keiner sichtbaren Verz gerung der Eingabe Reaktionen Feedback Zum Starten einer Anwendung ben tigt die Initialisierung der Objekte ca 20 40 Sekunden je nach Gr e der Applikation Die Starttotzeiten in der genannten Gr enordnung treten auch in anderen bausteinorientierten Programmierumgebungen z B HP Widgets auf Speicherplatzeffizienz Es ist gegen ber konventioneller Programmierung eine Steigerung des Platzbedarfs aufgrund der Anbindung einer flexiblen Bibliothek zu beobachten Der Speicherbedarf der Infusionspumpen Kontrolleinheit betr gt etwa 280 kByte Diese Gr e ist bei einer heute blich
50. WORKBENCH die aktuelle Gr e von Objekten ver ndert MODIFY die Darstellung eines Objekts bearbeitet OBJECT oder Funktionen wie z B Quellkodegenerierung SPECIAL aufgerufen werden 4 2 1 1 Erzeugen von Objekten und Modifikation der Geometrie Die verschiedenen Objekte des Interfacebaukastens sind als Piktogramme auf den Tasten am linken Bildschirmrand dargestellt Farbild 4 1 Dies sind im einzelnen Frame Slide Key Slider horizontal Slider vertikal Stringpanel DataView Text Icon und Rect respektive Neue Objekte werden mittels der jeweiligen Piktogrammtaste und nachfolgender Positionierung mit dem Mauszeiger erzeugt und zun chst entsprechend ihrer voreingestellten Instanzvariablen am Bildschirm dargestellt Dieser Vorgang verl uft hnlich dem Erzeugen graphischer Elemente in bekannten Graphik Editoren wie z B McDraw Das Erzeugen gleichartiger Objekte kann durch Kopieren eines bereits dargestellten Objekts erreicht werden Im Men OBJECT wird die Funktion copy angeboten um ein Objekt gleicher H he und Breite an einer neuen Position darzustellen Die Funktion delete erm glicht das L schen eines Objekts Die iterative nderung und Beurteilung der geometrischen Anordnung von Objekten wird durch die Funktionen move und resize des Men s MODIFY erm glicht Die dargestellten Objekte k nnen innerhalb eines Konstruktors verschoben bzw in der Gr e ver ndert werden Die nderung der Gr e ist
51. Weise veranschaulicht Bild 1 3 die Verkniipfung von Aspekten aus den Bereichen Systemergonomie und Software Engineering die in den Proze des evolution ren Prototyping von Benutzerschnitt stellen einflie en Systementwickler Benutzer Software Ingenieur medizin Personal Arbeitsaufgabe Patienten berwachung Computersystem Bild 1 3 Struktur von Relationen bei Prototyping mit Benutzerbeteiligung 12 2 Evolution res Prototyping In dieser Arbeit wird der Ansatz des evolution ren Prototyping verfolgt weil diese Vorgehensweise der Realit t von fortw hrend ver nderten Anforderungen bei der Entwicklung einer Benutzerschnittstelle f r ein medizinisches Informationssystem am besten gerecht wird Es ist nicht m glich f r diese Systeme zu Beginn des Projekts eine vollst ndige Spezifikation zu erstellen Die Entwicklung der interaktiven Benutzerschnittstelle soll dabei ausgehend von einem systemergonomischen Ansatz die perzeptiven und kognitiven F higkeiten des Menschen ber cksichtigen Diese F higkeiten k nnen nicht durch exakte Modelle beschrieben werden so da ein iteratives Vorgehen derzeit der einzig gangbare Weg ist Rau 1982 Die in der Systemergonomie geforderte Phase der Bewertung durch den Benutzer kann so in jeden Entwicklungszyklus miteinbezogen werden Dadurch k nnen dann auch die besonderen Merkmale des medizinischen Umfelds bei der Systemgestaltung besser ber cksichtigt werden 2 1 Vorteile und
52. ach Au en hin gesch tzt privat Sie werden nur mittelbar ber Nachrichten angetastet Nachrichten Objekte kommunizieren ber Nachrichten die im Objekt festgelegte Methoden ausl sen Im Unterschied zu Funktionsaufrufen ist die Reaktion auf eine Nachricht abh ngig vom empfangenden Objekt d h gleiche Nachrichtennamen k nnen verschiedenartige verkapselte Algorithmen aktivieren Polymorphie Dadurch kann der innere Zustand ver ndert werden ein R ckgabewert erzeugt oder eine weitere Nachricht verschickt werden Methode Beschreibung eines Algorithmus innerhalb des Objekts der als Reaktion auf eine bestimmte Nachricht abgearbeitet wird Objekt Klasse Objekte mit gleichen Eigenschaften werden in einer Klasse zusammengefa t So ist z B Fahrrad eine Objekt Instanz der Klasse Fort bewegungsmittel d h ein Fahrrad hat wesentliche Merkmale mit anderen Fortbewegungsmitteln gemeinsam Vererbung Als Mitglied einer Klasse Instanz beginnt ein neues Objekt nicht als unbeschriebenes Blatt Die Eigenschaften der Klasse und deren Oberklassen sind automatisch verf gbar Der Interfacebaukasten f r interaktive Schnittstellen IBIS wurde in der Sprache Objective C implementiert es handelt sich bei dieser Sprache um eine objekt orientierte Erweiterung der Sprache C Die Objekte des Baukastensystems besitzen einen privaten Datensatz Instanzvariablen bestehend aus einem modifizierbaren Teil und einem festgeschriebenen Anteil Der fes
53. ach dieser Sch tzung w ren f r diese Schnittstelle 850 Zeilen konventioneller Kode notwendig gewesen die Einsparung liegt also bei 80 Prozent 2 Der in Abschnitt 4 4 beschriebene Farbeditor wurde in der ersten Entwicklung mit C und X Windows implementiert und im Verlauf einiger Monate erweitert und optimiert Der Quellkode umfa t ohne die Farbraumtransformation 2200 Zeilen Die gleiche Funktionalit t wurde sp ter mit Hilfe des Interfacebaukastens implementiert und umfa t 1500 Zeilen Die Kodereduktion gegen ber der bereits optimierten Version betrug somit 32 Prozent Derartige Sch tzungen der Produktivit t anhand der Programmzeilen sind vielfach kritisiert worden weil wichtige Kriterien wie die Komplexit t eines Programms die Art der Programmierung Programmiersprache und die Qualit t nicht geeignet ber cksichtigt werden Die Produktivit tsformel nach Case 1985 versucht auch diese Kriterien zu ber cksichtigen indem auch Komplexit t der Software Anzahl der nach einer Installation gefundenen Fehler und die zur Korrektur ben tigte Zeit betrachtet werden Auch dieser Aspekt der Produktivit t wird durch den Interfacebaukasten positiv beeinflu t weil e die installierte Software aufgrund der Reife wiederverwendbarer Bausteine weniger Fehler enth lt die Zeit zum Auffinden und Korrigieren von Fehlern aufgrund einer stark ver besserten Programmlesbarkeit k rzer ist und die Kodekomplexit t verringert wird weil die
54. aft eines Programms eine Funktion unter bestimmten Bedingungen stets f r eine vorgegebene Zeitdauer auszuf hren Effizienz Der Bedarf an Hard und Software Ressourcen zur Erf llung einer vorgegebenen Anforderung Laufzeit Speicherbedarf Korrektheit Fehlerfreiheit Anteil der im Programmsystem enthaltenen Fehler durch falschen Entwurf oder falsche Kodierung Robustheit Eignung des Programms bei fehlerhafter Konfiguration Hard und Software oder fehlerhaften Eingaben geeignet zu reagieren Wartbarkeit Eignung des Programms f r das Erkennen und Beseitigen von Fehlerursachen Transparenz Modularit t Anpassbarkeit Aufwand einer Programm nderung aufgrund der nderung von Anwenderanfor derungen Flexibilit t Wiederverwendbarkeit M glichkeit Teile des Programmsystems weitgehend unge ndert in anderen Softwaresystemen einzusetzen Diese Merkmale sind nicht unabh ngig voneinander sondern besitzen gegenseitige Abh ngigkeiten so ist z B die Wiederverwendbarkeit mit der Portabilit t positiv mit der Effizienz hingegen negativ korreliert Der erste wichtige Beitrag des Software Engineering erfolgte in Form der phasen orientierten Projektmodelle Life Cycle bzw Phasen Modell deren erste Variante das statische Phasenmodell Boehm 1976 ist Bild 1 1 System Anforderungen System Entwurf Implementierung Dieses Phasen Modell basiert auf den Annahmen Floyd 1984 da 1 eine voll
55. ainting would be very different if it were reproduced in just four or five different color tones Bei der Darstellung von Zusammenh ngen graduellen Ver nderungen oder zum Zwecke der Benutzerf hrung kann also durchaus eine gr ere Anzahl von Farben auf einem hochaufl senden Graphikdisplay sinnvoll sein Auch die Annahme da eine h here Anzahl von Farben zu schnellerer Erm dung f hrt blieb bislang unbegr ndet Smith 1987 4 4 5 2 Quantitative Gr en farbiger D lungen F r komplexe farbgraphische Darstellungen bietet ein Farbenalphabeth bei der Gestaltung und Bewertung keine Hilfe so da man bisher die in Abschnitt 4 4 1 genannten qualitativen Prinzipien f r die Gestaltung und die Benutzerbefragung f r die Bewertung einsetzt Eine quantitative Kenngr e zur Bewertung die aus den im Bildschirmentwurf verwendeten Farbwerten abgeleitet wird w rde dem Entwickler 101 jedoch bereits w hrend des Entwurfs eine unmittelbare R ckkopplung bieten und so die M glichkeit zur Voroptimierung geben Aus Diskussionen mit Benutzern war bekannt da schlechte Bildschirmdarstellungen h ufig als zu bunt oder grell kommentiert wurden Die Erfahrung bei der Farb gestaltung eines An sthesie Informations Systems AIS Klocke 1987 hat gezeigt da besonders die Wahl der niedrigen S ttigungswerte daf r verantwortlich ist da die Bildschirmgestaltung als angenehm bezeichnet wird Aus diesen Gr nden wurden zun chst die S
56. aktions managements anzusehen da es die Verbindung zwischen den Ereignissen an einem Eingabeger t und den betroffenen Objekten einer Applikation herstellt Jedem event wird ein Empf nger zugeordnet der die Nachricht einer Eingabe in Form sog input token erh lt Eine Applikation tr gt hierf r alle Interaktionsobjekte einer Benutzer schnittstelle in eine Liste des EventControllers ein in der jeweils das Objekt und f r das Objekt selektierte Eventtypen zugeordnet sind Der EventController bestimmt mit Hilfe dieser Liste f r jedes event das Empf ngerobjekt und adressiert ein input token direkt dorthin Die weitere Verarbeitung dieses events obliegt dem Empf nger objekt D h der elementare Dialog wird vollst ndig nach dem event Modell bearbeitet die auf den Zustandsautomaten bezogenen berg nge ergeben sich dann aus dem Zusammenspiel der im EventController und in den Objekten verkapselten impliziten Informationen Maus Tastatur Ber hrdetektor Spracherkenner Zeitgeber Event Controller Input Token Bild 3 11 Konzentration von Interaktionsereignissen Die Objekt Struktur der IBIS Server wurde hierarchisch aufgebaut um physi kalische und logische Ger te zu trennen Dadurch wird eine Erweiterung oder der Austausch von Ger ten z B anderes Spracherkennungssystem leicht m glich Objekte der logischen Ger teebene behandeln die kanalspezifischen Eigenschaften z B das Versenden von Koordinatenpaaren f
57. aktive Schnittstellen wird in Kapitel 3 beschrieben Dieser Baukasten erf llt die Funktionalit t eines Benutzerschnittstellen Management Systems user interface management system UIMS Die darauf aufbauende Werkzeugumgebung umfa t Editoren f r den interaktiven Entwurf der Informationsdarstellung Kapitel 4 sowie Editoren f r die Interaktion mittels Spracherkennung und die Ausgabe von akustischen Meldungen Kapitel 5 In dieser Entwicklungsumgebung sind erstmals auch Ans tze zur Bewertung von Benutzerschnittstellen integriert In Kapitel 6 wird die Gestaltung der Benutzeroberfl che eines An sthesie Entscheidungs Unterst tzungssystems beschrieben die mit Hilfe der vorgestellten Vorgehensweise und Werkzeuge entworfen und implementiert wurde 1 Der Entwicklungsproze von Benutzerschnittstellen Die Entwicklung von Benutzerschnittstellen erfordert die Ber cksichtigung von Methoden aus unterschiedlichen Fachdisziplinen Die Ergonomie ist ein multi disziplin res Wissenschaftsgebiet das sich mit der Interaktion zwischen dem Menschen und der von ihm geschaffenen und gestalteten technischen Umgebung befa t Bernotat 1977 Durch den zunehmenden Einsatz von Computern gewinnen Methoden des Software Engineering auch im Bereich der Ergonomie an Bedeutung Neben diesen Methoden m ssen f r eine Anwendung im medizinischen Bereich zus tzlich fachspezifische Anforderungen ber cksichtigt werden die aus dem medizinischen Umfeld heraus ents
58. archisch zerlegt Der Patientenzustand wird in die vier physio logischen Teilsysteme kardio vaskul res System Nierensystem Zentralnervensystem und respiratorisches System aufgeteilt Der Zustand dieser Teilsysteme ist von ver schiedenen Gr en beeinflu t die in bezug auf die Teilsysteme eine Hierarchiestufe tiefer eingeordnet werden k nnen kardio vaskul res System H modynamik Gef tonus Herzleistung Blutvolumen Nierensystem Fl igkeitsbilanz Elektrolythaushalt respiratorisches System Partialdr cke CO2 O2 ph Wert Zentralnervensystem Narkosetiefe Regelung der K rpertemperatur PATIENTENZUSTAND PHYSIOLOGISCHE TEILSYSTEME z B H modynamik Monitoring ZUSTANDSGR BEN z B Kontraktilit t PHYSIOLOGISCHE MEBGROBEN z B Blutdruck Analyse Bild 6 2 System Patient mit Teilsystem H modynamik Die Hierarchie bez glich des kardio vaskul ren Systems ist in Bild 6 2 dargestellt Der Aspekt der berwachung Monitoring zielt auf die Frage ob der Patientenzustand bzw dessen Teilsysteme normal sind und kann besser anhand weniger zusammen gefa ter Gr en erfa t werden Im Falle einer Abweichung hingegen mu eine Analyse der Ursachen vorgenommen werden die auf der Ebene der Vielzahl von Me gr en die wertvollsten Hinweise liefert 126 Die genannten Teilsysteme sind f r den An sthesisten nicht in jeder Operationsphase gleichbedeutend Die AES 2 Wissensbasis wurde fiir
59. as Client Server Modell ist eine spezifische Auspr gung des event Modells Es beschreibt ein System in dem Anforderungen und Leistungen ber ein Netzwerk von Rechnern verteilt sind Innerhalb dieses Systems gibt es Erbringer bestimmter Leistungen Server und Nutznie er dieser Leistungen Clients Dieses Modell ist in dem Graphiksoftwaresystem X Windows verwirklicht Jede Graphikstation innerhalb eines Rechnernetzes wird von einem eigenst ndigen Proze dem X Server verwaltet Ein X Server erbringt folgende Leistungen berwachung von Tastatur und Mauszeiger Verwaltung der Fenster und deren Attributen properties Verwaltung der Grafikressourcen in den Fenstern Ein Anwendungsprogramm Client kommuniziert mit dem X Server ber einen Duplex Byte Stream der innerhalb eines Netzwerks auf dem TCP IP Protokoll basiert Scheifler und Gettys 1986 Entgegen dem traditionellen Konzept ein Bildschirm ein Proze kann der X Server gleichzeitig mehrere Anwendungsprogramme bedienen Bild 3 9 35 X Server Queue Network Event Queues FIFO Application 2 Client Application 1 Client Bild 3 9 Client Server Modell Unter einem event versteht man ein Ereignis das von einer externen Quelle als Seiteneffekt eines Funktionsaufrufes asynchron erzeugt wird Diese Ereignisse gelangen in die event queue des X Servers First In First Out Speicher und k nnen dann in der Reihenfolge ihres Auftretens bearbeitet w
60. asten f r interaktive Schnittstellen IBIS ist so aufgebaut da bereits durch die einzelnen Bausteine Prinzipien ergonomischer Gestaltung implizit ber cksichtigt werden sog built in expertise So kann z B die Farbkodierung als Mittel der Benutzerf hrung fest integriert werden 93 Im einzelnen wurden folgende Ziele gesetzt e Hierarchische Strukturierung Die von einer Aufgabe abzuleitende Aufgabenstruktur soll direkt in die Implementation einer Benutzerschnittstelle bertragen werden k nnen Einer Teilaufgabe soll eine Teilschnittstelle zugeordnet werden die eine Gruppe von Bedienelementen und dazugeh rigen Interaktionssequenzen zusammenfa t Multimodale Interaktion Das Prinzip der direkten Manipulation soll auf multimodale Interaktion Ber hreingabe Mauszeiger Sprachein und Sprachausgabe erweitert werden e Konsistente Benutzerschnittstellen Konsistenz von Pr sentation und Interaktion der Benutzerschnittstelle In jedem Baustein sind bereits Mechanismen und Voreinstellungen f r Darstellung und elementare Interaktion Basis Dialog bereitzustellen Aufgabenbezogene Quellkodierung Eine Implementierungssprache soll nicht nur der Kodierung sondern gleichzeitig auch der Spezifikation dienen Die Semantik dieser Sprache soll sich direkt auf die fiir den Entwickler relevanten anwendungsspezifischen Attribute beziehen so daB durch die gr ere Transparenz die Modifizierbarkeit und Wartbarkeit gro er Softwaresystem
61. ateSlider enterKey XRectangle adjustmentSize 0 170 700 95 rateSliderSize 10 20 570 30 enterKeySize 595 20 95 60 adjustment Slide create amp adjustmentSize childOf control rateSlider Slider create amp rateSliderSize scaleFrom 0 0 scaleTo 10 0 type HORIZONTAL childOf adjustment enterKey Key create amp enterKeySize childOf adjustment adjustment setColorTerm grey rateSlider setScale rateSlider setScaleFont fg 18 format 0f rateSlider set ValueWindow gt 63 enterKey setLabel Enter enterKey setState SLEEP adjustment setLinkFrom rateSlider to enterKey on STANDBY with true enterKey setFunc F_Enter Der Quellkodegenerator bildet also automatisch den in Abschnitt 3 3 besprochenen deskriptiven interface code DIC f r die genannten 5 Schritte der Implementierung einer Applikation Dieser DIC kann dann direkt durch den Compiler in ein lauff higes Programm Maschinenkode bersetzt werden 4 2 3 Entwurf und Modifikation von Mehrbildschirm Systemen In komplexen berwachungssystemen z B Leitwarten ist es oft hilfreich bzw notwendig die Vielzahl von Informationen getrennt auf mehreren Bildschirmen darstellen zu k nnen Diese M glichkeit wurde im Konzept des Interfacebaukastens bereits ber cksichtigt Als Fortf hrung dieses Konzepts wurde der Entwurfseditor so gestaltet da auch schon w hrend des Entwurfs mehrere Bildschirme eingesetzt werden k nne
62. ationssystem Computersystem zur Patienten ber wachung und Dokumentation w hrend der An sthesie Klocke et al 1987 An sthesie Entscheidungsunterst tzungs System Wissensbasiertes System f r die Beurteilung des Patientenzustands und die Generierung von Therapievorschl gen Schecke et al 1988 Commision Internationale de l Eclairage International anerkannte Organisation f r Standardisierungen in Beleuchtungsfragen International Federation for Information Processing Objektorientiertes Design Objektorientierte Programmierung Transmission Control Protokoll Internet Protokoll Weit verbreitetes Protokoll der Daten bertragung in Rechnernetzen User Interface Management System X Windows Graphiksystem Version 11 In dieser Arbeit neu eingef hrte Abk rzungen Colour Editor Software Werkzeug zur Unterst tzung der Farbgestaltung von Benutzerschnittstellen Descriptive Interface Code Diese Form von Quellkode basiert auf dem Entwurf des Interface Baukasten IBIS Interface Baukasten f r interaktive Schnittstellen Die Bausteine dieses Baukastens k nnen mit wenig Programmieraufwand zu einer interaktiven Schnittstelle zusammengesetzt werden 0 Einleitung Die wachsende Zahl von Diagnose und Therapiem glichkeiten in der Medizin wirft das Problem zunehmender Beanspruchung von Arzten und medizinischem Personal bei der Patienten berwachung auf Einen L sungsansatz kann hier der Einsatz von inter aktiven Informationssystemen
63. ben der Strukturierung von Information ist die Visualisierung von Daten und deren Beziehung untereinander eine effektive M glichkeit menschliches Probleml se verhalten zu verbessern Das visuelle System ist evolutionsbedingt besonders leistungs f hig Eine geeignete r umliche Struktur einer Anzeigetafel die einen Prozess ad quat widerspiegelt kann die hohe mentale Leistung der sensormotorischen Verarbeitung direkt f r die berwachungsaufgabe nutzen Die kognitive Distanz zu komplexen Prozessen die heute indirekt ber Sensoren und Stellglieder erfa t werden wird durch eine piktografische Repr sentation verk rzt zu 3 Die Darbietung von verschiedenen Alternativen bei einer Entscheidung bewirkt da der Benutzer nicht auf einen L sungsaspekt hin eingeschr nkt wird sondern zwischen verschiedenen M glichkeiten abw gen kann Dadurch wird seine aktive Rolle innerhalb des Gesamtprozesses unterst tzt 6 1 2 Abfolge einer Entscheidungsfindung Die berwachungsaufgabe bei komplexen Systemen kann in verschiedene Phasen eingeteilt werden Zun chst wird durch Beobachten Monitoring entschieden ob sich das System fehlerfrei normal verh lt oder nicht Im Falle einer Abweichung vom geforderten Zustand mu aufgrund einer Inspektion eine Diagnose gestellt und anschlie end eine geeignete Gegenma nahme geplant und ausgef hrt werden Bild 6 1 Aufgabenabfolge bei einer berwachungsaufgabe 14 Diese typische Abfolge wurde v
64. bieten Die steigende Leistungsf higkeit von moderner Hardwaretechnologie bei gleichzeitig sinkenden Preisen erlaubt in zunehmendem Ma e den Einsatz von Computersystemen in diesem Bereich Die Akzeptanz und Effizienz eines solchen Systems ist sehr stark von der Gestaltung der Mensch Maschine Schnittstelle abh ngig Gerade im medizinischen Bereich sind die Anforderungen an die Gestaltung der Mensch Maschine Schnittstelle besonders hoch weil hier das medizinische Personal als Benutzer dieser Systeme keine technisch orientierte T tigkeit und daher auch keine technische Ausbildung besitzt Dem Bedarf an interaktiven Systemen steht ein Mangel an Richtlinien f r die Gestaltung von Mensch Maschine Systemen gegen ber Da die Anspr che des Benutzers immer auf die Erf llung einer bestimmten Aufgabe hin untersucht werden m ssen wird heute berwiegend eine heuristische Vorgehensweise angewendet Erfahrungsgem steigt der Schwierigkeitsgrad der Systementwicklung umso st rker je einfacher eine Benutzerschnittstelle erlernbar und fehlerfrei bedienbar sein soll Verschiedene Studien sch tzen da k nftig f r die Mensch Maschine Schnittstelle zwischen 30 und 80 der erforderlichen Kosten einer Systementwicklung aufge wendet werden Rowe und Shoens 1983 Die Unterst tzung des Entwicklers durch geeignete Methoden und Werkzeuge ist jedoch noch unzureichend Insbesondere ist bisher die Bewertung einer Benutzerschnittstelle w hrend des Gestaltungsproz
65. cebaukasten Positionieren und Festlegung der Gr e mittels variierbarer tempor rer Umrandungen rubber banding Interaktive Modifikation der Objektgeometrien Simulation der Benutzerinteraktion w hrend des Entwurfs e Generierung von Quellkode DIC der von dem aktuellen graphischen Entwurf zu einem lauff higen Programm f hrt Entwurf von Mehrbildschirm Arbeitspl tzen Das Werkzeug soll auf einem seperaten Bildschirm bedient werden k nnen Quantitative Analyse und Bewertung der geometrischen Anordnung von Objekten auf dem Bildschirm e Nachtr gliche online Modifikation laufender Applikationsprogramme Die Realisierung dieser Anforderungen in dem interaktiven Entwurfseditor der Software Entwicklungsumgebung vgl Bild 2 6 bietet nun die M glichkeit die in Abschnitt 3 3 beschriebene Vorgehensweise in 5 Schritten interaktiv durchzuf hren Der Entwurfseditor bietet dabei die M glichkeit sowohl statische Aspekte Layout als auch dynamische Aspekte Interaktion Dialogf hrung bereits w hrend des Entwurfs testen und bewerten zu k nnen 59 4 2 1 Beschreibung der Werkzeugoberflache Die Benutzeroberfliche des Entwurfseditors zeigt eine Rollbalken Meniileiste am oberen Bildrand und eine vertikale Leiste mit verschiedenen Tasten auf der linken Seite Farbbild 4 1 Anhang B 1 Diese Tasten werden fiir das Erzeugen neuer Objekte benutzt mit Hilfe der Meniis kann die Betriebsart des Editors eingestellt werden
66. cheidung Im Entscheidungsproze werden einfache Daumenregeln bevorzugt um die Menge auf 4 6 Hypothesen einzugrenzen selbst wenn effiziente aber kognitiv anspruchsvollere Alternativen zur Verf gung stehen Bei starker Beanspruchung Stre wird die Flexibilit t menschlichen Denkens und Handelns am st rksten eingeschr nkt es tritt der Effekt cognitive tunnel vision auf d h ein Abw gen der verf gbaren Informationen oder eine nderung des einmal begonnenen Gedankengangs wird unm glich Sheridan 1981 Moray 1981 6 1 1 Unterst tzung kognitiver Prozesse Ein Hauptanliegen der Entscheidungshilfen ist die Strukturierung der Vielfalt von Informationen und Entscheidungsalternativen Ein intelligentes Entscheidungsunter st tzungssystem soll folgende wichtige Anforderungen erf llen Norman 1986 e es soll dem Benutzer helfen den aktuellen Status fortlaufend zu erfassen und bei der Diagnose Flexibilit t zu bewahren Vermeidung von cognitive tunnel vision e der Benutzer soll in die Prozesse von Beobachtung und Steuerung control loop eingeschlossen sein Anstatt nur passiver Beobachter zu sein soll er jederzeit eine aktive Rolle einnehmen k nnen e in der verf gbaren Informationsmenge sollen Priorit ten gesetzt werden Das Hauptaugenmerk major focus soll stets auf das gr te Problem gelenkt werden Zur Verwirklichung dieser Anforderungen formuliert Kraiss 1986 u a folgende Gestaltungsprinzipien f r kognitive U
67. chological Review 63 81 97 Mishkin M Appenzeller T 1987 Die Anatomie des Ged chtnisses Spektrum der Wissenschaft August 1987 94 104 Moray N 1981 The role of attention in the detection of errors and the diagnosis of failures in man machine systems in Rasmussen J Rouse W B Human detection and diagnoses of system failures New York Plenum Press Moses F L Maisano R E Bersh P 1979 Natural associations between symbols and military information in Bensel C Proceedings of the 23rd annual meeting of the Human Faktors Society Santa Monica Mumford E Welter G 1984 Benutzerbeteiligung bei der Entwicklung von Computersystemen Erich Schmidt Verlag Berlin Murch G M 1984 Physiological Principles for the Effective Use of Color IEEE Computer Graphics and Applications November 49 54 Murchner B Oppermann R Paetau M Pieper M Simm H amp Stellmacher I 1987 EVADIS Ein Leitfaden zur softwareergonomischen Evaluation von Dialogschnittstellen In W Sch npflug M Wittstock Software Ergonomie 87 Teubner Verlag 307 316 Myers B A 1984 The User Interface for Sapphire Computer Graphics and Application Dec 1984 13 23 Myers B 1987 Creating Interaction Techniques by Demonstration IEEE Computer Graphics and Applications September Myers B 1987b Gaining General Acceptance for UIMS Computer Graphics 21 2 Nachrichtentechnische Gesellschaft 1986 Software Qualit t
68. cked bezeichnet werden Diese Zust nde k nnen f r den Benutzer durch Farbkodierung veran schaulicht werden um so eine dynamische Benutzerf hrung zu erm glichen Rau und Trispel 1982 Zustand locked bedeutet da eine Interaktion mit dem Objekt nicht m glich ist Eingaben werden ignoriert Dieser Zustand wird benutzt um bei der Durchf hrung einer Interaktionssequenz nur bestimmte Objekte zur Bedienung zuzulassen e Zustand standby eines Objekts sagt aus da dieses Objekt bereit ist an der Interaktion teilzunehmen e Zustand active tritt ein wenn ein Objekt durch eine Eingabe aktiviert wurde das System erf hrt dadurch eine vor bergehende oder bleibende Ver nderung In den Interaktionselementen des Baukastens wird die Benutzerf hrung f r alle Interaktionselemente in der jeweiligen Unterklasse genauer spezifiziert und implemen tiert F r Tasten wird z B eine Farbkodierung des Hintergrunds vorgesehen die die Zust nde durch eine Helligkeits und S ttigungskodierung visualisiert Zur einheitlichen Beschreibung der Zust nde und der Steuerung der berg nge kann ein endlicher deterministischer Automat definiert werden Bild 3 5 zeigt eine allgemeine Darstellung eines endlichen Automaten A lt Q I 0 t m qo gt mit Q als Zustandsmenge I als Eingabealphabeth O als Ausgabealphabeth t die Transitionsabbildung m die Ausgabeabbildung und q der Ausgangszustand Die Eingaben a des Automaten l sen eine Transition t a
69. d Umfeld Konstellationen effektiv l sen l t Sp ter wird dann eine Feinabstimmung der Farben in bezug auf das gesamte Bildschirmlayout der Applikation erforderlich da die Effekte einer simultanen Darstellung nicht analy tisch erfa bar und damit in ihrer Wirkung auf den Benutzer nicht vorhersagbar sind Aus diesem Grund wurden f r die farbliche Feinabstimmung eines gesamten Bild schirms zwei Methoden entwickelt eine 1 Bildschirm und eine 2 Bildschirm L sung Werkzeug Ebene Farbmetrik TESS ere ER STREBEN Applikations Ebene Aufgaben anforderungen Farbgraphische Benutzerschnitt stelle Farbeditor CEDI O Benutzer o MW Bild 4 28 Konfiguration mit zwei Bildschirmen Systementwickler 99 Die Konfiguration mit zwei Bildschirmen sieht vor CEDI separat auf einem zweiten Bildschirm neben dem Bildschirm der Applikation zu starten Bild 4 28 Die Bildschirme sind ber ein Netzwerk miteinander verbunden so da ein interaktiv ausgew hlter Farbwert eines Bildschirmpunktes der Applikation in das Werkzeug CEDI bertragen werden kann Funktionstaste Pick ex Die Modifikation wird dann wie gewohnt in einem der drei Farbr ume durchgef hrt wobei jede nderung auch in der Applikation direkt sichtbar wird Diese Konfiguration erm glicht also einen Feinabgleich der Farben ohne da die Geometrie der Applikation durch das Werkzeug beeinflu t wird F r den Fall da nur ei
70. den Interfacebaukasten 3 1 1 Zielsetzung von Management Systemen f r Benutzerschnittstellen UIMS In den letzten Jahren wurden zahlreiche Systeme entworfen die den Entwurf von Benutzerschnittstellen unterst tzen sollen F r diese Systeme hat sich der Begriff user interface mangagement system UIMS in der Literatur etabliert Eine weitgehend akzeptierte Definition eines UIMS formulierte Norman 1986 A UIMS provides a way for a designer to specify the interface in a high level language The UIMS then translates that specification into a working interface managing both the details of the display and its associated input and output and also the interaction with the rest of the program UIMS systems allow the generation of high quality interfaces with much less effort than programming the interfaces directly L wgren 1988 fa t die Charakteristika eines UIMS konkreter es erm glicht konsistente Benutzerschnittstellen sowohl innerhalb einer Applikation Konsistenz von Teilschnittstellen und deren Elementen als auch zwischen zusammengeh rigen Applikationen einheitliches look and feel house style es erleichtert die Modifikation der Benutzerschnittstelle es f rdert die Entwicklung und Nutzung wiederverwendbarer Software Komponenten es hebt sich von der konventionellen Programmierung ab es unterst tzt die Entwicklung leicht lernbarer und leicht benutzbarer Schnittstellen Der hier vorgestellte Interfacebauk
71. dene inte een eleje Bild 2 5 Ubersicht bekannter UIMSs mit Angabe der Literaturquellen 20 Die beschriebenen Vorteile und notwendigen Anforderungen bilden die Basis zur Formulierung der wichtigsten Zielsetzungen der vorliegenden Dissertation die im folgenden thematisch skizziert werden Als Kern einer Entwicklungsumgebung wird ein Interfacebaukasten entwickelt und vorgestellt der im Sinne eines UIMS die Methodik des evolution ren Prototyping unterst tzt Die wiederverwendbaren Softwarebausteine des Interfacebaukastens bilden die Grundlage f r einen schnellen Entwurf von Benutzerschnittstellen mit Benutzerpartizipation Diese Bausteine unterst tzen den Systementwickler derart da sowohl im Entwurf als auch w hrend der Implementation eine aufgabenbezogene gestalterische Sichtweise beibehalten werden kann d h der Schwerpunkt seiner Arbeit liegt auf den Objekten einer Benutzerschnittstelle und deren Attributen nicht aber auf Graphikprogrammierung oder Programmroutinen f r Abfrage und Auswertung von Interaktionen Zus tzlich zu diesem Baukasten werden Gestaltungswerkzeuge geschaffen die gemeinsam mit dem UIMS aufeinander abgestimmt in einer Entwicklungsumgebung integriert sind Diese Werkzeuge basieren auf Kenntnissen von Perzeption und Kognition des Menschen d h f r eine Anpassung eines technischen Systems an den Mensch als Benutzer ist es notwendig vom Mensch als Systemkomponente soviel wie m glich zu wiss
72. drig dargestellt Bild 6 11 Me gr en mit Darstellung der Erkl rungskomponente 135 6 3 2 2 Erkl rungskomponente der Therapieempfehlung Die Therapieempfehlung im AES 2 ist immer auf genau eine Zustandsgr e bezogen Der Bezug zu dieser Zustandsgr e ist permanent durch das aktive Piktogramm im Feld Dringlichkeit sichtbar und mu daher nicht zus tzlich als Erkl rung angegeben werden Dar ber hinaus ist die Auswahl und Dosis des empfohlenen Medikaments abh ngig von Patientendaten und dem bisherigen Therapieplan Dieser Teil einer Erkl rung des Therapievorschlags kann durch Bet tigung der Piktogrammtaste mit dem Fragezeichen innerhalb des Therapierahmens D angefordert werden Daraufhin werden Markierungen in den Patientendaten C oder in der Medikationsliste F sichtbar Als Beispiel soll die Erkl rung f r die Therapieempfehlung 400 gamma Dopamin erl utert werden Es wird zun chst der Eintrag des Gewichts in den Patientendaten markiert Farbbild 6 1 Anhang B 3 da die Dosis vom K rpergewicht abh ngig ist Au erdem ist der bisherige Therapieplan in diesem Vorschlag ber ck sichtigt da bereits zuvor 250 gamma Dopamin verabreicht wurden die nicht zur Normalisierung der Kontraktilit t f hrten wird eine h here Dosis vorgeschlagen Der Eintrag dieser Ma nahme wird deshalb in der Medikationsliste farbig markiert Farbbild 6 1 Anhand der Gestaltung der Benutzerschnittstelle des An sthesie Entscheidungs
73. e Vielzahl unterschiedlicher Interessengruppen behindert die Effizienz von Ent scheidungsprozessen und erzeugt Zeitverlust berforderung und inkonsistente Konzepte Neuser 1987 Ein strukturiertes Gesamtkonzept sollte daher von Beginn an in den H nden der Systementwickler liegen Abschlie end l t sich festhalten da die Zusammenarbeit bei Systementwicklern und beteiligten Benutzern echte Kompromi bereitschaft bei der gemeinsam vereinbarten Zielsetzung erfordert damit die Kooperation nicht nur als notwendig erachtet sondern auch tats chlich Bestandteil der Handlung wird 2 3 Festlegung des Konzepts f r eine Entwicklungsumgebung Der Einsatz einer Software Entwicklungsumgebung zielt auf die Verbesserung von Qualit t und die Verk rzung der Entwicklungsdauer Durch die Iterationen im Prototyping Proze kann ohne Hilfsmittel die Entwicklungsdauer stark ansteigen Hinzu kommt ein schwieriges Problem konventioneller Programmier Methoden der erzeugte Kode degeneriert durch die h ufig durchgef hrten nderungen Bild 2 3 Fehlerrate nderungen N ideale Fehlerkurve Zeit Bild 2 3 Degenerierende Software Pressman 1987 18 Durch eine Bibliothek mit wiederverwendbaren Softwaremoduln kann dieser degenerative ProzeB verhindert werden Eine solche Bibliothek ist dem Ansatz einer Bausteinbank aus der strukturierten Programmierung verwandt Aber erst objektorientierte Sprachen wie Smalltalk C oder Objective C erfi
74. e Bereitschaft Probleme mitzuteilen und gemeinsam zu l sen Gr eres Verantwortungsgef hl f r das System bei der Neueinf hrung Zuk nftige Systeme k nnen auf der Basis gr erer Qualifikation entwickelt werden da Benutzer und Systemtechniker ber mehr Wissen verf gen Bild 2 1 Wirkung der Benutzerbeteiligung bei der Systementwicklung nach Mumford und Welter 1984 Die Probleme und Risiken des Prototyping sind 1 Es kann die Tendenz entstehen die Anforderungsanalyse zu vernachl ssigen und stattdessen ungezielt zu probieren Gestaltungsprobleme sollen nicht durch Proto typing gel st werden wenn eine Aufgabenanalyse schneller zur L sung f hrt 2 Die Anzahl von Programmfehlern steigt durch jede nderung erneut an degenerierender Kode 3 Fr he Versionen sehen oft bereits fertig aus dies kann die Motivation zur notwendigen Detailarbeit verringern oder zur Fehleinsch tzung der Projektdauer f hren 4 Aufgrund von h ufig ver nderten Systemanforderungen kann die Motivation der Entwickler f r die Implementierung beeintr chtigt werden 5 Das Projektmanagement externe Kontrolle Zeit Planung ist schwierig handhabbar Die genannten Risiken des Prototyping k nnen durch eine sorgf ltige Aufgabenanalyse allein nicht ausgeschlossen werden In dieser Dissertation wird daher das Ziel verfolgt eine Entwicklungsumgebung zu entwerfen die die genannte Vorgehensweise unterst tzt und dabei gleichzeitig den
75. e Einsch tzung des Benutzers bestimmt werden 5 Feldtest Eine funktional vollst ndige Version des Systems wird im Arbeitsumfeld eingesetzt Die Punkte 1 bis 4 k nnen h ufig und auch mit unterschiedlich vielen Personen durchgef hrt werden Mit der Zeit verschiebt sich der Schwerpunkt von einem Informationsaustausch was soll gemacht werden zu einem Meinungsaustausch wie soll es gemacht werden 2 2 3 Ber cksichtigung von Interessenkonflikten Die Zusammenarbeit von Systementwickler und Benutzern erfordert eine positive Grundeinstellung zum Projektablauf Wenn der Systementwickler die Methodik des Prototyping nicht bewu t unterst tzt k nnte er m glicherweise auf eine schnelle Festschreibung einer Version dr ngen weil jede nderung gleichzeitig zus tzliche Arbeit bedeutet Aber auch die entgegengesetzte Position ist kontraproduktiv die schnelle nderbarkeit in einer leistungsf higen Entwicklungsumgebung kann zu einer unreflektierten Prototyping Akrobatik Case 1985 f hren die m glichst alle Varia tionen ausprobieren will Dabei entfernt sich der Entwickler zunehmend von den Bed rfnissen des Benutzers so da ein Projekt nie die Reife f r einen Feldtest erreicht 17 Auf der anderen Seite kann der Benutzer ein Projekt behindern indem er un realistische Anforderungen stellt die der Prototyp noch nicht erf llen kann oder er entwickelt aus Mangel an ihm zur Verf gung stehender Zeit kaum Alternativen Ein
76. e bewirken eine schlechte Lesbarkeit Daher ist z B die Darstellung von Blau auf Schwarz oder Gelb auf Wei zu vermeiden Die Farbrezeptoren werden farblich umgestimmt wenn derselbe Farbreiz l ngere Zeit einwirkt chromatic adaptation Dieser Effekt ist umso st rker je gr er der S ttigungswert des einwirkenden Farbreizes ist und je l nger der Farbreiz auf die Rezeptoren einwirkt Auf einen neuen Farbreiz reagiert ein derart umgestimmtes Farbsehsystem mit einer stark ver nderten Wahrnehmung gegen ber einem normal gestimmten Farbsehsystem Richter 1979 Es hat sich gezeigt da ein Benutzer die simultane Darstellung von vielen verschiedenen stark ges ttigten Farben am Bildschirm bei l ngerer Nutzungsdauer als anstrengend empfindet Die simultane Farbwahrnehmung von Infeld und Umfeld unterscheidet sich oft deutlich von der Wahrnehmung isolierter Farbreize Umschlie t z B eine leuchtende gr ne Fl che ein graues Infeld so erscheint dieses Infeld leicht r tlich get nt D h der Farbort des farbneutralen Infelds verschiebt sich scheinbar in Richtung der Gegenfarbe des gr nen Umfelds chromatic induction Dieser Wirkung des Simultankontrastes liegen bisher ungekl rte Ursachen von Signalver nderungen auf den ersten beiden Stufen der Farbwahrnehmung zugrunde Ware 1982 Die psychologische Wirkung von Farbe auf den Menschen ist in Tabelle 4 1 zusammen gefa t Nelson 1981 Henninger et al 1980 Es kann z B zum Ausgleich einer betri
77. e erleichtert wird 3 1 2 Objektorientierte Programmierung Die im letzten Abschnitt gesetzten Ziele an ein Baukastensystem k nnen besonders gut durch einen objektorientierten Ansatz erf llt werden Objektorientierte Program mierung OOP unterscheidet sich von der herk mmlichen Art der Programmierung dadurch da nicht mehr der prozedurale Programmierschritt sondern ein Objekt im Mittelpunkt steht Ein Objekt ist ein weitgehend unabh ngiges Gebilde dessen innerer Aufbau nicht bekannt sein mu um es zu verwenden Ein objektorientierter Programmierer betrachtet die Welt als System miteinander kommunizierender Objekte Die Kontrollstruktur eines Programms wird nicht mehr durch Schleifen oder Verzweigungen bestimmt sondern durch das Versenden und Empfangen von Nachrichten Die Betrachtungsweise ver ndert sich dahin da man benennt WAS gemacht werden soll nicht WIE etwas gemacht werden mu OOP ist nicht so sehr eine neuartige Kodierungsform sondern vielmehr eine besondere Technik Programm kode aus einer neuen Sichtweise heraus zu verpacken Drei Konzepte aus dem Software Engineering werden dabei konsequent verwirklicht Abstraktion Geheimnisprinzip und Modularisierung 24 Die zentralen Begriffe der OOP werden nachfolgend kurz erl utert Objekt Tr ger von privaten Daten und auf diesen Daten operierender Methoden Methoden werden aufgrund von an das Objekt gesendeten Nachrichten ausgel st Verkapselung Objektdaten sind n
78. e genannten Anforderungen ber cksichtigt 94 4 4 3 2 Beschreibung des Werk CEDI Das Werkzeug CEDI Color EDltor ist so entworfen da eine interaktive Manipu lation von Farbe in den 3 vorgestellten Farbr umen RGB HSV und CIELAB m glich ist Das Ergebnis dieser Manipulation wird kontinuierlich in entsprechenden Farb fl chen auf dem Monitor visualisiert Die Koordinaten einer Farbe k nnen festgelegt und in jedem der drei Farbenr ume berechnet und angezeigt werden Im Gegensatz zu anderen Werkzeugen wird nicht nur ein isolierter Farbreiz bearbeitet sondern es k nnen zun chst zwei Farbwerte unab h ngig voneinander bearbeitet und sowohl einzeln als auch simultan dargestellt werden Die Simultandarstellung ist in 3 unterschiedlichen Formen m glich die jeweils eine f r ein Bildschirmlayout typische Kontrastsituation wiedergeben 1 Rechteck innerhalb eines Rechtecks Infeld Umfeld 2 Linienzug innerhalb eines Rechtecks und 3 Textdarstellung innerhalb eines Rechtecks Die Gr e des Infeldrechtecks die Liniendicke und die gew hlte Schriftart Textfont k nnen interaktiv ver ndert werden Damit kann kontrolliert und unabh ngig voneinander die subjektive Wirkung des simultanen Farbkontrastes in Verbindung mit unterschiedlichen Formen und Gr en interaktiv variiert und beurteilt werden Ein weiteres Merkmal von CEDI ist die Ankopplung einer Datenbank in der Farb koordinaten unter einem Bezeichner abgespeichert oder g
79. e numerische Wert der Me gr e dargestellt Die benutzten 130 Abkiirzungen und der Verzicht auf die Darstellung von Einheiten entsprechen der Vorstellung des An sthesisten Bild 6 6 Darstellung der Me gr en 6 3 1 3 Patientendaten C Die Anamnese Daten gehen sowohl in die Bewertung der Zustandsgr en als auch in die Therapieplanung ein Daher wird ein schneller berblick ber die wichtigsten Gr en wie Gewicht und Alter des Patienten gegeben Der pr operativ gemessene LVEDP linksventrikul rer enddiastolischer Druck wird zur Beurteilung des LAP herangezogen Zur Beurteilung der Herzfrequenz ist wichtig ob der Patient mit Beta Blockern behandelt wurde Gewicht 60 Kg Alter 56 J LVEDP 7 8 Blocker O Bild 6 7 Darstellung von Patientendaten 6 3 1 4 Therapieempfehlung D In der Aufgabensequenz des An sthesisten folgt nach der Diagnose die Planung einer geeigneten Therapiema nahme Die Therapieempfehlung wird in der Mitte des Bildschirms dargestellt weil dieser Bereich besonders bei starkem Stre f r den wichtigsten gehalten wird Broadbent 1971 131 Bei Aktivierung der Piktogrammtaste fiir den Therapievorschlag wird ein Medikament mit einer bestimmten Dosierung empfohlen Bild 6 8 Dieses Medikament wirkt auf die Zustandsgr e die zu diesem Zeitpunkt die h chste Behandlungsdringlichkeit besitzt hier z B die Kontraktilit t Die Behandlungsdringlichkeit h ngt ab von der Bewertung d
80. e von Information durch Stellglieder Auf der Dialogebene werden geeignete Dialogformen und Bediensequenzen festgelegt Die Werkzeugebene regelt den Umgang des Benutzers mit Werkzeugen oder Systemfunktionen z B Hilfsfunktionen Auf der Organisations ebene sind Fragen der Aufgabenverteilung zwischen Mensch und Maschine bzw innerhalb einer Arbeitsgruppe zu beantworten Organisationsebene ee Werkzeugebene Technisches System Operateur Proze Ein Ausgabe Ebene Dialogebene Bild 3 1 IFIP Schnittstellenmodell Auf dem Workshop f r User Interface Management Systems in Seeheim Pfaff 1985 wurde ein hnliches Schichtenmodell entworfen das die Struktur von Benutzer schnittstellen systematisieren soll Das Seeheim Modell Green 1985 f r Benutzer schnittstellen Bild 3 2a unterscheidet die Pr sentationsebene die Ebene der Dialogf hrung und die Applikationsebene Nach zun chst weitgehender Anerkennung des Seeheim Modells wurde die Kritik ge u ert da es eher auf Textkommando Interaktion hin ausgerichtet sei nicht aber dem Charakter direkt manipulativer Systeme entspricht L wgren 1988 Direkte Manipulation zeichnet sich dadurch aus Rau 1979 Shneiderman 1982 da relevante Objekte kontinuierlich auf dem Bildschirm sichtbar sind Anstatt einer komplexen Syntax werden physische Aktionen Bewegung Zeigen zur Manipulation benutzt Bei der direkten Manipulation kommuniziert der Benutzer mit einzelnen Objekten u
81. ebnis einer langen Reihe von Untersuchungen der additiven Farbmischung dreier Prim rfarbreize Die Norm bezieht sich auf den sogenannten farbmetrischen Normalbeobachter der bei helladaptierten Auge zwei strukturlose Farbfelder in einem Beobachtungsfeld von 2 Grad Sehwinkel vergleicht Grundlage des CIE Farbraums sind drei Normfarbvalenzen X Y Z die so gew hlt sind da alle sichtbaren Farben durch positive Zahlentripel beschrieben werden k nnen Zus tzlich erreicht man durch die geeignete Wahl der Normvalenzen da der Y Wert ein Ma f r die Helligkeit ist Zur Kennzeichnung einer Farbe werden die Normfarbwertanteile x y und z eingef hrt x X X Y Z y Y X Y Z z Z X Y Z soda xty z 1 4 9 Mit dem Wertetupel x y ist der Farbort eindeutig bestimmt die dazugeh rigen Farben unterscheiden sich dann nur noch in der Helligkeit Y 89 0 0 02 03 04 05 06 07 ER Bild 4 22 Normfarbtafel mit Monitor Farbdreieck aus Lang 1978 Auf einem Farbmonitor ist nur die als Farbdreieck in Bild 4 22 eingezeichnete Unter menge aller sichtbaren Farben darstellbar da der Farbraum durch die Koordinaten der verwendeten Bildschirmphosphore begrenzt ist Zur Umrechnung zwischen Normfarb werten und Bildschirmprim rvalenzen werden Transformationensmatrizen verwendet Unter der Voraussetzung da die Bildschirmphosphore der EBU Norm European Broadcast Union entsprechen gelten folgende Zuammenh nge x 0 4303 0 3416 0 1782 R
82. ebsamem gt orange Atmosph re die Wirkung von eisblauen Farbt nen genutzt werden 85 Farbe psychische Temperatur Status Attribute Stimmung Distanzwirkung Gr n beruhigend kalt entfernt normal st rungsfrei passiv kalt entfernt Tabelle 4 1 Psychologische Wirkung von Farbe Die Ber cksichtigung der aufgef hrten Effekte ist f r die Gestaltung der Benutzer oberfl che sehr wichtig da es sich um qualitative Prinzipien handelt ist ein Proto typing Ansatz verbunden mit heuristischer Bewertung besonders vielversprechend Alle genannten Ph nomene der Farbwahrnehmung stehen in Bezug zu den in Bild 4 19 dargestellten Stufen der Farbwahrnehmung und lassen sich qualitativ auf einer dieser Ebenen beschreiben Aus diesem Grund wurde zur Unterst tzung der Farbgestaltung der Ansatz gew hlt in einem Werkzeug drei verschiedene Farbr ume zu integrieren die jeweils in Beziehung zu einer der genannten Stufen der Wahrnehmung stehen Dadurch bietet dieser Ansatz die M glichkeit jede Stufe der Farbwahrnehmung mit einem geeigneten Farbraum zu ber cksichtigen und derart unterst tzt die Aufgaben der Farbauswahl effektiver bearbeiten zu k nnen 4 4 2 Metrische Farbr ume Die Farbmetrik befa t sich mit der Einordnung von Farben innerhalb des Kontinuums der sichtbaren Farben mit Hilfe von Farbr umen Man unterscheidet Farbr ume der niederen Farbmetrik in denen Farben unabh ngig vom farblichen Aufl sungs ver
83. eidbarkeit aufweisen d h Worte wie Herz und Schmerz d rfen nicht in demselben Wort schatz auftreten Bailey 1982 nennt dies einen phonetisch ausbalancierten Wort schatz ohne jedoch ein Verfahren oder eine quantitative Ma zahl anzugeben Einen nicht balancierten Wortschatz erkennt man an der h ufigen Verwechslung von zwei oder mehr W rtern im Erkennungsbetrieb Um nicht erst w hrend des Erkennungs betriebs diese Schw chen des Wortschatzentwurfs zu bemerken k nnen verschiedene Testm glichkeiten vorgesehen werden siehe 5 2 2 3 Bei umfangreichen Wortsch tzen gt 100 kann das Training sehr lange dauern und erm dend wirken Gleichzeitig vergr ert sich die Erkennungszeit und Zahl der Verwechselungen von Worten Zudem wird mit wachsender Anzahl von Worten die kognitive Verf gbarkeit der m glichen Befehle f r den Benutzer eingeschr nkt d h er kann nicht alle m glichen Befehle im Ged chnis behalten Ein Spracherkennungssystem kann hier die Unterst tzung anbieten einen Wortschatz entsprechend der Benutzer aufgabe hierarchisch zu strukturieren d h der jeweils aktive Wortschatz ist auf die zu dieser Aufgabensituation passenden Worte beschr nkt Die Erkennungszeit und die Rate der Richtigerkennung werden dadurch positiv beeinflu t 2 2 2 h inin i Sprecherabh ngige Erkennungssysteme erfordern von jedem Benutzer ein Wortschatz training bei dem das individuelle Sprachmuster von jedem Wort des Wortschatzes aufgenommen w
84. eil 3 Farbmessung Farbma zahlen Beuth Verlag DIN 6164 Teil 1 System der DIN Farbenkarte fiir 2 Normalbeobachter Beuth Verlag DIN 66234 1980 Teil 8 Gestaltung von Bildschirmarbeitspl tzen Beuth Verlag D ring B 1986 Systemergonomie bei komplexen Systemen In Arbeitsorganisation und Neue Technologien R Hackstein F J Heeg F v Below Hrsg Berlin Springer Verlag Draper S and Norman D ce Software Engineering for User Interfaces IEEE Transactions 214 220 Dzida W 1983 Das IFIP Modell fiir Benutzerschnittstellen Office Management Sonderheft 6 8 Easterby R 1984 Tasks processes and display design In R Easterby H Zwaga Information Design John Wiley 19 36 141 Endres A 1988 Software Wiederverwendung Ziele Wege und Erfahrungen Informatik Spektrum 11 83 95 Eriksen C W Hake H N 1955 Absolute judgement as a function of stimulus range and number of stimulus and response categories J of Experimental Psychology 49 323 332 Fairley R E 1985 Software Engineering Concepts MacGraw Hill Farooq M U Dominick W D 1988 A Survey of Formal Tools and Models for Developing User Interfaces Int J Man Machine Studies 29 479 496 Fittkau B Miiller Wolf H Schulz von Thun F 1980 Kommunizieren lernen und umlernen Braunschweig Westermann Floyd Ch 1981 A Process oriented Approach to Software Development in Systems Architecture Proc of the 6th European ACM Regio
85. eitig der Kontakt mit dem Benutzer am Arbeitsplatz reale Umgebung neue Impulse bringen konnte 4 3 3 2 Entwurf eines Fr en Die in Kapitel 4 3 2 3 aufgef hrten Qualit tskriterien Erkennbarkeit Interpretier barkeit Charakteristik Typikalit t Verwechselbarkeit und sthetik sollten im Fragebogen berpr ft werden Da die Teilnehmer w hrend der Arbeitszeit am Arbeitsplatz befragt wurden mu te die mentale Belastung durch die Befragung m glichst gering bleiben d h der Fragebogen leicht verst ndlich und schnell zu bear beiten sein Zur berpr fung dieser Anforderung wurde eine Vorstudie mit 5 Medizinstudenten durchgef hrt der die Verst ndlichkeit der Fragen und die Bearbeitungsdauer Vorgabe maximal 20 min untersuchte Diese Vorstudie f hrte zur Modifikation des Fragebogens sowie zur Verfeinerung einiger Piktogramme In der berarbeiteten Version Abbildung im Anhang besitzt der Fragbogen eine kurze Einleitung die den Teilnehmer in ber die Motivation f r diesen Fragebogen informiert es werden einige personenbezogene Daten Alter Berufsgruppe erhoben und die Frage nach der pers nlichen Einstellung zur Verwendung von Piktogrammen im medizinischen Bereich gestellt Der Hauptteil des Fragebogens gliedert sich in drei Teile Teil I Der Abbildung eines Piktogramms soll vom Teilnehmer spontan ein passender Begriff Identifikation zugeordnet und auf einer freien Zeile eingetragen werden Zus tzlich soll mittels e
86. elesen werden k nnen Die Struktur dieser Farbdatenbank ist der im Konzept von X Windows Gettys et al 1988 vorgesehenen Datei usr lib rgb txt hnlich dort sind Name eines Farbtons und die entsprechenden RGB Werte in einer Textdatei abgespeichert Jedoch wird dort die individuelle Verzerrung durch die Bildr hrenkennlinie nicht ber cksichtigt so da eine Vereinheitlichung der Farbgestaltung f r jedes System tats chlich nicht gegeben ist Die Anpassung der RGB Werte dieser Datei wird demjenigen berlassen der den X Server auf einem Computersystem implementiert Nye 1988 Im Gegensatz dazu speichert CEDI vom Gamma Faktor unabh ngige RGB Werte so da die bertragung von Farbwerten zwischen Monitoren mit hnlichen Bildschirmphosphoren wie in Tabelle 4 2 gew hrleistet ist Bei einer gro en Streuung der Farbwerte der Phosphore kann die Speicherung der CIELAB Koordinaten vorgenommen werden Die in der Farbdatenbank von CEDI benutzten Bezeichner k nnen Farbbezeichner skyblue sein wie sie auch in der X Windows Farbdatenbank vorgesehen sind Jedoch k nnen auch Bezeichner gew hlt werden die direkt den Kontext ausdr cken in dem eine Farbkodierung verwendet werden soll z B cooling water infusion pipe 95 4 4 3 3 Interaktion mit CEDI Die Benutzung des Farbeditors CEDI erfolgt direkt manipulativ durch Mauseingabe mittels virtueller Tasten und Werteschieber auf dem Farbbildschirm Das Werkzeug CEDI verf gt auf
87. elle z B objektorientierte Repr sentation verzichtet werden Perlman 1988 Die textuelle Repr sentation der Benutzerschnittstelle wird durch die in Abschnitt 3 3 beschriebene Implementierungs sprache DIC verwirklicht Die Vorteile einer graphischen Programmierung k nnen mit dem im Abschnitt 4 2 beschriebenen Entwurfseditor genutzt werden Die Kombination dieser beiden Vorgehensweisen stellt einen guten Kompromi f r hohe Flexibilit t und geringe Programmieranforderungen dar 3 4 2 Allgemeinheit Dieses Kriterium soll zun chst hinsichtlich der Interaktionsformen angewendet werden die von einem UIMS unterst tzt werden Fast alle bekannten UIMS zeigen in diesem Punkt starke Einschr nkungen weil lediglich Tastatur und Maus im Mittelpunkt stehen Nach Myers 1987b sollten jedoch folgende Punkte erf llt werden Unterst tzung verschiedener interaktiver Techniken Erweiterungsm glichkeit f r die Integration neuer Interaktionstechniken e verschiedene Interaktionstechniken zur selben Zeit verf gbar verschiedene Interaktionstechniken zur selben Zeit operierend e geeignete einfache Sprache zur Programmierung bzw grafische Programmierung Diese Punkte sind durch das Konzept des multimodalen Interaktionsmanagement Abschnitt 3 2 3 ber cksichtigt worden Eine Beschr nkung der bekannten UIMSs besteht darin da der Entwurf einer Benutzerschnittstelle f r nur einen Bildschirm erm glicht wird Das vorgestellte Baukastensys
88. en Arbeitsspeicherkapazit t von einigen MByte und Plattenkapazit ten von einigen hundert MByte unbedeutend 3 4 7 Wirtschaftlichkeit Die Kosten der Softwareentwicklung im Prototyping Verfahren steigen zun chst an da in die Entwicklungsumgebung zun chst einmal Zeit bzw Geld investiert werden mu Insgesamt ergibt sich jedoch auf lange Sicht durch wiederholtes Anwenden der Entwicklungsumgebung eine gesteigerte Wirtschaftlichkeit insbesondere durch die Einsparungen bei den heute noch immens hohen Wartungskosten Boehm 1984 3 4 8 Produktivit t Eine Zielsetzung von UIMSs ist die Produktivit tssteigerung in der Softwareent wicklung Darunter versteht man die Verbesserung des Verh ltnisses Produktumfang zu Entwicklungskosten sowie der Qualit t Die Produktivit t wird durch die Wieder verwendung von Software gesteigert eine Formel zur Berechnung der Produktivit t unter Ber cksichtigung von H ufigkeit und Grad der Wiederverwendung beschreibt Endres 1988 UNIX Workstation HP 9000 340 49 Eine eigene Studie zur Produktivit tssteigerung mit Hilfe des Interfacebaukastens wird anhand folgender Softwareentwicklungen dargelegt 1 Das Anwendungsbeispiel der Infusionspumpen Kontrolleinheit konnte mit 170 Zeilen implementiert werden Eine nichtoptimierte Implementierung ohne Baukastenobjekte konnte abgesch tzt werden indem die benutzten Methoden der verwendeten Objekte wie eine implementierte C Funktion angerechnet wurden N
89. en und bei der Gestaltung geeignet zu ber cksichtigen Rau 1979 Damit wird erstmals eine Werkzeugumgebung so aufgebaut da f r eine optimale Informationsdarstellung und Interaktion die F higkeiten und Grenzen des Menschen geeignet ber cksichtigt werden k nnen Bei der Informationsaufnahme und Verar beitung spielt die Unterscheidung zwischen verbaler Text Sprache und r umlicher Information Graphik eine herausragende Rolle Aus der Hirnforschung ist bekannt da jede dieser beiden Informationstypen jeweils einer der beiden Gehirnh lften zugeordnet werden kann die Verarbeitung von verbaler und r umlicher Information verl uft daher getrennt z T parallel und mit unterschiedlichen Eigenschaften Die hier konzipierte Entwicklungsumgebung enth lt jeweils 2 Werkzeuge mit Bezug auf verbale Information und auf r umliche Information Diese Werkzeuge bilden zusammen mit dem Interfacebaukasten eine Entwicklungsumgebung f r interaktive Informationssysteme Bild 2 6 zeigt den Interfacebaukasten als Kern der Entwicklungs umgebung um den Editoren f r den Schnittstellenentwurf die Farbgestaltung Spracheingabe und akustische Meldungen angeordnet sind 21 Interaktiver Meniigesteuerter Entwurfseditor Wortschatzentwurf und Training Interaktiver Farbeditor Bild 2 6 Entwicklungsumgebung f r multimodale Benutzerschnittstellen Langen 1990 Die Integration von Bewertungsmethoden in eine Entwicklungsumgebung w
90. eniger als zwei Leerzeichen getrennt sind werden zu einer Gruppe zusammengefa t 3 Gr e der Informationsgruppen Fl che die eine Gruppe einnimmt 65 4 Anzahl der Informationsitems Anzahl der dargestellten W rter und Zahlen 5 Layout Komplexit t Informationsgehalt in Bit der in horizontaler und vertikaler Richtung getrennt angibt wie gut die einzelnen Informationsitems zueinander ausgerichtet sind 6 Symmetrie und Balance Fl chenschwerpunkt der Gruppen in Bezug auf den Mittelpunkt Mit Hilfe dieser Faktoren wird eine von der Bedeutung der Applikation seman tischen Ebene unabh ngige Analyse syntaktische Analyse vorgenommen so da diese Berechnungen computerunterst tzt auf unterschiedliche Benutzerschnittstellen angewendet werden k nnen Tullis 1988 konnte in seinen Experimenten nachweisen da die o g Faktoren z T miteinander korrelieren F r die Suchzeit von Daten eintr gen auf einem Display waren die Gr e und Anzahl von Gruppen die ma gebliche Gr e w hrend die subjektive Einsch tzung der G te eines Bildschirm entwurfs am st rksten mit der Layout Komplexit t korrelierte Dieser Ansatz soll nun von alphanumerischen Tabellen auf graphische Darstellungen bertragen werden Eine mit dem Interfacebaukasten entwickelte graphische Benutzer schnittstelle besteht aus Interaktions und Beschriftungsobjekten die mittels Konstruk toren hierarchisch strukturiert sind Dadurch wird im Gegensatz zu a
91. er Taste zur Best tigung der eingestellten Dosis So kann erreicht werden 45 da bei der Aktivierung dieser Taste z B der eingestellte Wert zur Protokollierung in eine Datenbasis bertragen wird Ebenso wird in Schritt V der Datenflu von der Applikation zur Benutzerschnittstelle festgelegt Farbbild 3 1 zeigt wie eine St rung des Perfusors offene Zuleitung an der Benutzerschnittstelle durch ein Piktogramm visualisiert wird Damit konnte am Beispiel der Gestaltung einer Kontrolleinheit f r eine Infusions pumpe gezeigt werden wie durch methodisches Vorgehen in f nf Schritten und durch Verwendung der Bausteine die Entwicklung einer neuen multimodal bedienbaren Benutzerschnittstelle vorgenommen werden kann Dabei konnte ausgehend von der Aufgabenanalyse mit wenigen Zeilen Programmkode eine aufgabenbezogene Implementierung durchgef hrt werden 3 4 Beurteilung des Interfacebaukastens Die in Abschnitt 3 1 1 gesetzten Ziele f r den Interfacebaukasten wurden in der vorliegenden Implementierung erreicht e Die M glichkeit zur hierarchischen Strukturierung einer Benutzerschnittstelle wurde durch die Einf hrung von Konstruktoren erreicht Die Konsistenz einer Benutzerschnittstelle wird durch die vorgefertigten Bausteine unterst tzt in denen feste Mechanismen verkapselt sind Dadurch wird die Flexibilit t zwar eingeschr nkt gleichzeitig wird aber auch die Vielfalt m glicher Fehler stark verringert so da der Entwur
92. er Zustandsgr en ihrem aktuellen Trend und ihrer Gewichtung im Vergleich zu den anderen Zustandsgr en Die Berechnung erfolgt in der AES 2 Wissensbasis Die drei Zustandsgr en mit der h chsten Behandlungsdringlichkeit werden direkt neben der Empfehlung angezeigt Das Piktogramm der Zustandsgr e auf die sich die Empfehlung bezieht ist als aktiv erkennbar Eine farbige Pegelanzeige einseitig ber den Piktogrammen gibt den Grad der Dringlichkeit an Vorschlag DOPA Pf 400 0 ug min 7 ug min kg Bild 6 8 Therapieempfehlung zur Erh hung der Kontraktilit t Die dargestellte Empfehlung soll den Arzt in seiner Handlungsweise nicht festlegen es stehen ihm verschiedene Interaktionsm glichkeiten offen 1 Der Arzt ist mit dem Vorschlag einverstanden Er bet tigt die Fertig Taste und dokumentiert damit die Therapie f r die Medikationsliste 2 Der Arzt ist mit dem Medikament einverstanden nicht aber mit der Dosis Auf dem Werteschieber ist die vorgeschlagene Dosis in einem angemessenen Wertebereich bereits voreingestellt Der Werteschieber nutzt die gesamte Breite des Bildschirms so da auch mit der Ber hreingabe durch Verschieben leicht ein neuer Wert einge stellt werden kann Der Wertebereich kann f r au ergew hnlich hohe oder niedrige Dosierungen ver ndert werden Ist der neue Wert eingestellt verf hrt der Arzt weiter wie in 1 3 Der Arzt ist mit der Behandlung der Zustandsgr e einverstanden will ab
93. er ein anderes Medikament nehmen Die Wissensbasis verf gt f r jede Zustandsgr e ber mindestens einen alternativen Vorschlag Diese Alternative ist unter dem vorge schlagenen Medikament als Tastenbeschriftung angegeben Bevorzugt der Arzt dieses Medikament in Bild 6 8 Adrenalin so ber hrt er diese Taste und erh lt einen Dosierungsvorschlag f r dieses Medikament Die weitere Vorgehensweise ist wie 2 oder 1 Dem Arzt ist nat rlich freigestellt auch ein Medikament eigener Wahl zu verabreichen das nicht in der Empfehlung ber cksichtigt ist 132 4 Der Arzt will eine andere Zustandsgr e behandeln Die Piktogramme unter der Anzeige der Behandlungs Dringlichkeiten k nnen als Tasten benutzt werden um den Therapievorschlag bez glich einer anderen Zustandsgr e zu erhalten Dieser Vorschlag erscheint dann ebenfalls mit einer Alternative auf der linken Seite Weitere Vorgehensweise wie 3 2 oder 1 Vorschlag alternative ia Zustandsgr e aT alternatives Medikament g Best tigen Bild 6 9 Interaktionsm glichkeiten bei der Therapieempfehlung Die beschriebene Informationsgestaltung zeigt wie auf einem Bildschirm diagnostische Informationen und mehrere Hypothesen zur Therapieplanung gleichzeitig angeboten werden k nnen Dadurch wird das Kurzzeitged chtnis wesentlich entlastet so da mehr kognitives Potential f r differenziertes Abw gen zur Verf gung steht Die gesamte Information die f
94. er s Guide Apple Computer Wickens C Kessel C 1980 The processing resource demands of failure detection in dynamic systems J of Experimantal Psychology Human Perception and Performance 6 564 577 Wickens C D 1984 Engineering Psychology and Human Performance Ch E Columbus Ohio Merrill Publisching Co Widdel H 1987 Semantisches Differential zur subjektiven Bewertung farbiger digitaler Landkarten Werthoven FAT Williges R C Williges B H Elkerton J 1987 Software Interface Design In G Salvendy Handbook of Human Factors John Wiley and Sons Wilson J Rosenberg D 1988 Rapid Prototyping for User Interface Design In M Helander Ed Handbook of Human Computer Interaction Elsevier North Holland 859 87 Wippich W 1984 Lehrbuch der angewandten Ged chtnispsychologie Band 1 Stuttgart Berlin K ln Mainz Kohlhammer Woods D Wise J Hanes L 1981 An evaluation of nuclear power plant safety parameter display systems in Sugarman R C Proceedings 25th annual meeting of the Human Factors society Santa Monica CA Human Factors Woods D D 1986 Paradigms for Intelligent Decision Support In Hollnagel E Mancini G Woods D D Intelligent Decision Support in Process Enviroments Springer Verlag Wyszecki G 1986 Color Appearance in Handbook of Perception and Human Performance Boff K Ed New York John Wiley amp Sons chpt 9 Zwanga H J Boersema T 1983 Eval
95. erden Die Datenstrukturen der events verfiigen iiber gleiche Teilstrukturen wie z B die event Typkennung an der die events unterschieden werden k nnen Anhand des event Typs kann eine Fallunterscheidung aufgebaut werden in der dann der event spezifische Teil der Datenstruktur ausgewertet wird Das Kernst ck interaktiver Programmsysteme bildet das Abfragen und reagieren auf Benutzereingaben sog Ablaufsteuerung Diese Funktionalit t fehlerfrei zu implementieren erfordert vom Applikationsprogrammierer komplexer Systeme einen gro en mentalen und zeitlichen Aufwand Schon bei der Auswertung von f r das Fenstersystem X Window spezifischen events z B Mausklick entstehen umfangreiche if oder case Verschachtelungen die erfahrungsgem leicht zu Fehlerquellen des Programmsystems werden 346 3 2 3 3 Struktur der Server im Interfacebaukasten Im Konzept des Interfacebaukastens sollen neben den fiir X Window typischen Eingabekan le Maus und Tastatur zus tzlich weitere Eingabekan le eingebunden werden Die Ber cksichtigung dieser Kan le durch Abfragen in einer Schleife Polling widerspricht dem Konzept des event Modells und die Verarbeitung der Ereignisse w re nicht synchronisiert Dieser gravierende Nachteil l t sich nur vermeiden wenn das Konzept einer Integration aller Eingabekan le verwirklicht wird und dadurch alle Ereignisse in einem Kanal geb ndelt werden Dieses Konzept sollte so angelegt werden da der Applikationsp
96. erkes unangemessen Ein schneller grafisch aufbereiteter Hinweis auf die ma geblichen Informationen w re hierf r besser geeignet F r den Aufbau der Erkl rungskomponente des AES 2 ist die Tatsache entscheidend da die Darstellung aller notwendigen Informationen im Bildschirmentwurf bereits vorgesehen ist Zur Erkl rung einer Empfehlung m ssen daher nur noch die Zusam menh nge zwischen bestimmten Informationen verdeutlicht werden Diese Zusammen h nge k nnen visuell durch farbige und oder piktografische Markierung hergestellt werden Die Erkl rungskomponente des AES 2 wird in zwei Teile unterteilt 1 die Begr ndung f r die Bewertung einer Zustandsgr e 2 die Begr ndung f r die Therapieempfehlung 6 3 2 1 Erkl rungskomponente der Bewertung der Zustandsgr en Die Bewertung der Zustandsgr en h ngt haupts chlich von der Bewertung physio logischer Me gr en ab So lautet z B die Regel zur Bewertung der Kontraktilit t Die Kontraktilit t ist zu niedrig wenn der LAP normal oder ber normal liegt und der systolische Blutdruck unter normal ist Die Begr ndung f r die Bewertung der Kontraktilit t erscheint wenn das Piktogramm der Zustandsgr e aktiviert wird Daraufhin wird der Rahmen mit den Me gr en B zur Darstellung gebracht falls er momentan nicht dargestellt ist und es werden farbige piktografische Markierungen eingeblendet In Bild 6 11 ist der Zusammenhang f r die Bewertung Kontraktilit t zu nie
97. ern den Aufruf des X Window Bitmap Editors Dieser Editor wird innerhalb der Werkzeugumgebung automatisch aufgerufen wenn ein Icon erzeugt wird oder wenn im Attribut Formular f r Key ein Piktogramm als Beschriftung ausgew hlt wird In diesem Aufruf wird die Gr e des Bitmap entsprechend der Gr e des jeweiligen Objekts ber cksichtigt Die interaktive Farbwahl erfolgt mit Hilfe des Werkzeugs CEDI FT das in Abschnitt 4 4 4 n her beschrieben ist 4 2 2 Funktionsweise des Quellkodegenerators Am Ende einer Sitzung mit dem Entwurfseditor mu die interaktiv am Bildschirm erstellte Benutzerschnittstelle in geeigneter Wiese abgespeichert werden k nnen Eine besonders effektive M glichkeit liegt in der Generierung von Quellkode der nicht nur vom Compiler in ein lauff higes Programm bersetzt werden kann sondern gleich zeitig als verst ndliche Dokumentation f r den Entwickler dient 4 2 2 1 Auswertung der Objekthierarchie Eine mit dem Interfacebaukasten entworfene Benutzerschnittstelle besitzt einen hierarchischen Aufbau dessen Baumstruktur ausgehend vom Konstruktor an der Baumwurzel ausgewertet werden kann vgl Bild 3 4 Jeder Konstruktor enth lt eine Liste mit den zugeordneten Objekten Dadurch ist es m glich die Struktur einer Benutzerschnittstelle ausgehend von der Wurzel vollst ndig zu rekonstruieren 62 Mit Hilfe des Entwurfseditors wird die Objektstruktur fiir eine neue Applikation interaktiv festgelegt und jede
98. ert die Identifizierbarkeit eines Objekts da sonst nur eine rechnerinterne Variable das Objekt kennzeichnet Nach jeder nderung des Formulars wird das betroffene Objekt entsprechend der eingestellten Werte dargestellt Objecttype SLIDER Name Initial State Valuerange From To Scale Dg Format Font Bild 4 8 Attribut Formular fiir den Werteschieber 61 4 2 1 3 Simulation der Interaktion Die interaktiv erstellte Benutzerschnittstelle ist jederzeit zur Interaktion bereit d h es handelt sich nicht nur um eine Darstellung der Schnittstelle sondern bereits um ein interaktives Programm Die Interaktionselemente Key Slider Stringpanel sind fiir die Interaktion durch Mauszeiger bzw Tastatur voreingestellt Dariiber hinaus kann mit dem Editor eine Dialogstruktur definiert werden wie sie in Abschnitt 3 3 als Schritt IV der Implementierung eingef hrt wurde Die Dialogstruktur wird in einem Attribute Formular des Konstruktors festgelegt der die jeweiligen Interaktionsobjekte enth lt Der Dialogmanager kann daraufhin abh ngig von der Interaktion die Zust nde von Interaktionselementen und Konstruktoren ver ndern d h schon w hrend des Entwurfs kann der Dialog vollst ndig simuliert und damit das dynamische Verhalten der Benutzerschnittstelle beurteilt werden 4 2 1 4 Integration von Bitmap Editor und Farbeditor Die Darstellung des Objekts Icon sowie die Beschriftung von Tasten Key mit einem Piktogramm erford
99. eser Arbeit untersucht wie eine Bewertung auch auf quantitative Werte gest tzt durchgef hrt werden kann 4 4 5 1 Farbenalphabet versus komplex hi Mit dem Kriterium einer sicheren Unterscheidbarkeit gt 90 von Farben wurde in verschiedenen Arbeiten Meister und Sullivan 1969 H using 1975 ein Farbenalphabet bestimmt das die Farborte der hierf r optimalen Farben angibt Bei dieser Zielsetzung wird Farbe also hinsichtlich der Kategorisierung von Information genutzt F r Bildschirmger te wird ein Farbumfang Farbenalphabeth mit 4 6 Farborten vorge schlagen vgl auch Miller s Gesetz 7 2 Diese Ergebnisse finden Anwendung in der Gestaltung reiner Textdisplays wie z B f r BTX Endger te van Nes 1985 oder in der Empfehlung nicht mehr als 6 farbige Kurven innerhalb eines xy Diagramms aufzutragen Aufgrund dieser Ergebnisse wird f lschlicher Weise h ufig angenommen da generell die Benutzung von mehr als 6 Farben auf dem Bildschirm ergonomisch ung nstig w re Farbe verf gt jedoch ber weit mehr Eigenschaften als die der Kategorisierung Das folgende Zitat von Treisman 1986 verdeutlicht dies In contrast to identification and classification discrimination between simultaneously present stimuli where memory is only minimally involved more often reflects dimensional processing with fine and continuous gradation of information We can discriminate thousands of pairs of tones or flashes Aesthetic responses to a Gauguin p
100. esses wenig ber cksichtigt worden quantitativ bestimmbare Gr en f r die Bewertung fehlen entweder ganz oder geben kaum Aufschlu ber Ursachen und Verbesserungs m glichkeiten einer unbefriedigenden Systemleistung Einflu faktoren wie Indivi dualit t des Benutzers oder der Benutzergruppe oder aufgabenbezogene Rahmen bedingungen sind analytisch nicht vollst ndig erfa bar und k nnen derzeit effektiv nur in einem heuristischen Vorgehen ber cksichtigt werden Die beste Methode Benutzerschnittstellen hoher Akzeptanz und G te zu erhalten besteht daher zur Zeit darin eine iterative Entwicklung in enger Zusammenarbeit mit den sp teren Benutzern der Schnittstelle durchzuf hren Budde und Kuhlenkamp 1984 diese Vorgehensweise wird als partizipatives Prototyping bezeichnet In der vorliegenden Arbeit wird diese Form von Prototyping auf die schrittweise Ent wicklung der softwaretechnisch l sbaren Gestaltungsaufgaben einer Benutzer schnittstelle bezogen Die Vorgehensweise allein ist jedoch keine Garantie f r benutzer freundliche Systeme Die Voraussetzung fiir ein effektives und erfolgreiches Prototyping ist ein umfassendes Konzept fiir eine leistungsfahige Entwicklungs umgebung d h der technologische Fortschritt in diesem Bereich besteht in der Entwicklung von Softwareentwicklungsumgebungen die s mtliche Phasen der Software Erstellung durch den Einsatz aufeinander abgestimmter rechnergest tzter Werkzeuge unterst tzen
101. f der 5 stufigen Bewertungsskala aus Es besteht die M glichkeit Freitext in der Zeile Assoziation mit Hilfe der Tastatur einzutragen Jede Meldung besitzt eine eigene Karteikarte die mit der jeweils vorigen und n chsten Karte durch die Pfeiltasten verbunden ist Die Auswertung dieser Frageb gen erfolgt dann wieder entsprechend der in Abschnitt 4 3 3 beschriebenen Vorgehensweise f r die Bewertung von Piktogrammen 5 4 Gestaltungsprinzipien zum Einsatz multimodaler Interaktion Bei berwachungs und Steuerungsaufgaben m ssen die Informationen der Ein und Ausgabe geeignet auf den visuellen auditiven und taktilen Kanal aufgeteilt werden Eine kontinuierliche berwachung mehrerer parallel dargestellter Informationsquellen ist nur visuell m glich Daher soll f r berwachungsaufgaben nur in Ausnahmef llen z B bei berlastung des visuellen Kanals auf den auditiven Kanal ausgewichen werden Die akustische Ausgabe kann auch als zus tzliche redundante Informations quelle f r die auf dem Bildschirm dargestellte Information dienen Warnungen werden besser in Form eines akustischen Signals wahrgenommen weil selten auftretende Signale eher in einem Kanal wahrgenommen werden der im Gegensatz zum visuellen Kanal nicht permanent belegt wird Posner et al 1976 ein Laut kann nicht so leicht bersehen werden wie ein visueller Reiz und provoziert im 119 Vergleich zu visuell dargebotenen Warnungen schnellere Reaktionen Simpson 1987
102. f ergonomisch hochwertiger Schnittstellen erleichtert wird Die multimodale Interaktion wurde durch die Integration zus tzlicher event Server f r die Eingabekan le Spracherkennung und Ber hreingabe erreicht Auch die akustische Ausgabe kann ber einen entsprechenden Baustein auf einfache Weise eingebunden werden Eine aufgabenbezogene Quellkodierung wird durch die neu eingef hrte Semantik des DIC deskriptiven Interfacekode erreicht Der Interfacebaukasten ist ebenso wie ein Applikationsprogramm ein Software Produkt das mit Hilfe der Kriterien des Software Engineering bewertet werden kann siehe Abschnitt 1 3 Es werden daher diese Kriterien und zus tzlich die von L wgren 1988 formulierten Anforderungen an ein user interface management system UIMS in die nachfolgende Bewertung miteinbezogen 46 3 4 1 Benutzbarkeit Die Frage wie einfach ein UIMS benutzt werden kann wird anhand der erforder lichen Programmierkenntnisse beantwortet die zur Erstellung einer Applikation notwendig sind Im Extremfall sind keine Programmierkenntnisse n tig wie z B im System Peridot Myers 1987 wo der Benutzer eine Schnittstelle mit Hilfe von Beispielen entwirft Dies bedeutet aber eine Einschr nkung bei der Entwicklung komplexer Schnittstellen In solchen F llen ist ein UIMS verbunden mit geringen Programmieranforderungen leistungsf higer Im Sinne einer flexiblen Entwicklungs umgebung sollte nicht auf eine strukturierte textu
103. fe wurden dann von medizinischem Personal 12 Personen nach verschiedenen Kriterien bewertet die auf einer bipolaren Skala von 3 bis 3 einzusch tzen waren abzuraten empfehlenswert K1 3 2 1 0 1 2 3 aufdringlich dezent K2 3 2 1 0 1 2 3 zu farbig zu bla K3 3 2 1 0 1 2 3 Die Begriffe wurden in Anlehnung an Widdel 1987 gew hlt der die Farbwirkung nach den Faktoren Brauchbarkeit Ausdruck und sthetik differenzierte So bezieht sich das Adjektiv empfehlenswert auf die Brauchbarkeit und aufdringlich auf den Ausdruck einer Farbwirkung 103 w e ol K1 K2 Ks 0 4 1 2 1 5 1 10 1 14 3 2 12 9 20 5 0 0 3 14 2 12 1 4 18 6 19 4 5 21 0 11 0 6 26 3 37 4 7 35 5 10 0 8 76 8 24 6 Tab 4 5 Buntheiten und Bewertungen verschiedener Entw rfe In Tab 4 5 sind f r die verschiedenen Entw rfe die Werte der mittleren Buntheit und deren Standardabweichung und die Mittelwerte der Beurteilungen f r Kl K2 und K3 angegeben Nach den Ergebnissen des letzten Abschnitts w re im einfachsten Fall eine abnehmende Bewertung mit zunehmender Buntheit zu erwarten Bild Nr 6 f gt sich aber nicht in diese Reihe ein die Besonderheit von Nr 6 ist eine hohe Standard abweichung der Buntheit so da diese als weitere Kenngr e hinzugezogen wurde Es wurde die These aufgestellt da neben dem Mittelwert ebenso eine gro e Standard abweichung
104. fene Formen Gesetz der Fortf hrung Ein unterbrochener Linienverlauf wird als kontinuierliche Linie mit berlagerungen interpretiert Gesetz konvexer Formen Konvexe Formen werden eher zusammenh ngend als Figur gesehen als konkave Formen Gesetz der Symmetrie Symmetrische Fl chen werden als Figur bzw Gruppe wahrgenommen Symmetrie ist eine hervorspringende Eigenschaft und gilt als Schl ssel f r die G te eines Musters 57 Weitere Prinzipien der Bildgestaltung lassen sich aus Kriterien der Werbung in Printmedien ableiten Nelson 1981 1 Ein Bild soll hinsichtlich der visuellen Variablen Gr e Schwarzheit Buntheit ausbalanziert wirken 2 Die Unterteilung des Bildes soll in angenehme Proportionen vorgenommen werden die in Beziehung zueinander stehen 3 Ein Bild soll wie durch einen Rahmen als Einheit zusammengehalten werden 4 Eine Hervorhebung soll im Bild dominieren Zusammenfassend besitzt eine gute Gestalt eine einfache Struktur deren Kompo nenten a in der Anzahl gering b eine regelm ige Form haben und c Symmetrien besitzen Damit wurden in diesem Abschnitt verschiedene charakteristische Merkmale des Menschen als informationsverarbeitendes System n her beleuchtet Das Wahr nehmungsverhalten des Menschen insbesondere in bezug auf die visuelle Informations verarbeitung wird nun in den folgenden Abschnitten in den Konzepten zum interaktiven Schnittstellenentwurf zur Farbgestaltung und zur Pi
105. ferenz zu bestimmen Das Signifikanzniveau einer Abweichung zweier Mittelwerte wird f r den gew hlten Stichprobenumfang wie folgt bestimmt Signifikanz auf 5 Niveau t22 05 Signifikanz auf 1 Niveau t22 76 Signifikanz auf 0 1 Niveau t23 67 Der Wert von t wird nach folgender Formel berechnet 4 7 M Mittelwert der Ratingwerte einer Alternative N Stichprobenumfang x einzelner Ratingwert einer Alternative Der Anteil richtig identifizierter Piktogramme in Teil I des Fragebogens wird als prozentualer Wert angegeben Das ISO Kriterium fordert hier fiir eine Standar disierung einen Mindestwert von 0 66 Die Auswertung von Teil II zeigt ob bestimmte Piktogramme und Begriffe h ufig miteinander verwechselt werden geringe Deskri minierbarkeit Die Ergebnisse der statistischen Auswertung sind detailliert im Anhang aufgef hrt An dieser Stelle sollen examplarisch eine berraschend positive und eine berraschend negative Bewertung angef hrt werden Der Entwurf f r die Kontraktilit t in Bild 4 17 a galt vor der Befragung als originell aber gleichzeitig auch gewagt Die Bewertung zeigte dann eindeutig da in diesem Fall kein Grund zur Skepsis bestand 79 b 8 a Bild 4 17 Piktogramme f r Kontraktilit t Bei den beiden Piktogramme f r das Intravasalvolumen wurde zun chst Alternative a Bild 4 18 gegen ber b favorisiert Die Auswertung zeigte da beide Piktogramme deutlich schw cher beurteilt
106. folgenderma en beschrieben Wickens 1984 Der Mensch hat die F higkeit v llig neuartige L sungswege zu gehen definiert Ziele Teilprobleme und deren Beziehung verf gt ber Erfahrung und umfangreiches Allgemeinwissen und kann daher auch Analogieschl sse ziehen beherrscht eine schnelle Mustererkennung e ist als Teilsystem hochadaptiv Ein Computer e ist eine leistungsf hige externe Ged chtnishilfe durch Speicherung gro er Mengen numerischer Daten leistet Berechnungen nach einem vorgegeben Schema e hat ein konsistentes Verhalten Die Kopplung beider Systeme erfolgt ber eine Mensch Maschine Schnittstelle bzw Benutzerschnittstelle so da die Qualit t dieser Schnittstelle einen wesentlichen Einflu auf die Leistung des Gesamtsystems hat Eine gro e kognitive Anstrengung des Menschen bei der Bedienung einer Maschine ist ein Hinweis auf eine Inkompatibilit t zwischen Mensch und Maschine Hutchin et al 1986 d h der Mensch ist gezwungen sich an die Maschine anzupassen Die Aufgabe der Ergonomie besteht in der Anpassung der informatorischen Anforderungen an die Grenzen und Gesetzm ig keiten der Informationsverarbeitung beim Menschen durch geeignete Informations organisation und darstellung Kraiss 1985 Daher steht die Ber cksichtigung der kognitiven perzeptiven und motorischen Fertigkeiten des Benutzers im Vordergrund einer systemergonomischen Gestaltung Die Begriff der Qualit t einer
107. g wahrgenommen werden z B h ngt die Wirkung von Farbton oder Form von der Gr e und Helligkeit ab 54 Die mehrdimensionale Kodierung benutzt verschiedene visuelle Variable innerhalb eines Signals z B Farbe und Form Dabei unterscheidet man die orthogonale Kodierung bei der die Dimensionen unabh ngig voneinander interpretiert werden von der korrelierten Kodierung wo ein eindeutiger Zusammenhang zwischen den Dimensionen besteht Der Informationsgehalt eines Signals mit einer aus 10 m glichen Formen und 10 verschiedenen Farben wird bei orthogonaler Kodierung auf 2 3 3 6 6 bit vergr ert Wenn die beiden Dimensionen korreliert benutzt werden so bleibt der Informationsgehalt von 3 3 bit bestehen Da die Kanalkapazit t von 6 6 bit nicht vollst ndig ausgenutzt wird besteht eine Redundanz Diese Redundanz verbessert nach Eriksen und Hake 1955 die Informations bermittlung man spricht daher von einem Redundanzgewinn Durch korrelierte Kodierung l t sich also die Sicherheit der Informations bermittlung auf Kosten der Effizienz Kanalausnutzung steigern Ebenso steigert die redundante Kodierung die Geschwindigkeit der Informations verarbeitung wie z B durch kombinierte Farb und Formkodierung Kopala 1979 Eine integrierte Anzeige fa t verschiedene Kodierungsdimensionen in einer Darstellung zusammen z B Farbe und Gr e eines Rechtecks Bei redundanter Kodierung wird ein Redundanzgewinn erzielt bei orthogonaler Kodieru
108. glich die Adresse in einer Farbtabelle festgelegt auf der ein RGB Tripel zu finden ist Viele moderne Farbgrafiksysteme adressieren 256 Eintr ge in der Farbtabelle die jeweils mit 3 Byte Farbinformation belegt sind Bild 4 27 Diese indirekte Farbzuweisung hat den gro en Vorteil da durch Neubelegung der Eintr ge in der Farbtabelle nderungen direkt ohne Neuzeichnen sichtbar werden jedes zuvor mit dieser Adresse gezeichnete Objekt wird gleichzeitig ver ndert Im Bildschirmentwurf k nnen dadurch zusammenh ngende Fl chen oder gleichartige 97 Objekte die mit derselben Farbadresse gezeichnet wurden auch simultan farblich variiert werden Pixel Belegung auf 0 0 8 Ebenen Bildspeicher Farbtabelle Bildschirm Bild 4 27 Farbwertzuweisung mittels einer Farbtabelle 4 4 4 Anwendung des Farbeditors CEDI 4 4 4 1 Beispiele f r in ive Farb n Nachfolgend werden zwei Beispiele vorgestellt die die M glichkeiten von CEDI anhand einer konkreten Problemstellung erl utern e Die Zust nde der Interaktionselemente aktiv aktivierbar und nicht aktivier bar sind zur Benutzerf hrung farblich kodiert Als Farbton wird f r alle drei Zust nde Blau gew hlt da Blaut ne als Hintergrundfarben wie bereits erw hnt wurde besonders geeignet sind Das optische Hervortreten eines Interaktions elements kann durch starke Helligkeit und oder S ttigung eines Farbtons erreicht werden Der Zustand aktiv sollte daher die gr
109. h lineare Operationen aus den RGB Koordinaten berechnet werden d h zu jeder Kombination von HSV Koordinaten aus dem Wertebereich 0 360 0 1 0 1 geh rt auch genau ein RGB Koordinatentupel aus dem Wertebereich 0 1 0 1 0 1 Die Umrechnung von RGB in HSV Koor dinaten leisten die Gleichungen in 4 8 Der HSV Farbraum geh rt zur niederen Farbmetrik und kann daher z B die empfindungsgem e Wahrnehmung von Helligkeit nicht richtig behandeln Der Hellig keitswert V kann f r jeden Farbtonwinkel den maximalen Wert 1 erreichen jedoch wird die maximale Helligkeit eines gelben Farbtones heller empfunden als die eines blauen Farbtones beide erhalten aber den Wert V 1 4 4 2 3 Genormte Farbr ume Genormte Farbenr ume er ffnen die M glichkeit eine auf dem Monitor dargestellte Farbe eindeutig zu beschreiben und damit auf anderen Monitoren reproduzierbar zu machen Dadurch k nnen Abh ngigigkeiten von der fertigungsbedingten Streuung der Farborte der Bildschirmphosphore und der individuellen R hrenkennlinie die den Zusammenhang zwischen eingestellter Ansteuerungsspannung und den erzeugten Lichtquanten beschreibt ber cksichtigt werden Die Commision International de l Eclairage CIE ist die international anerkannte Organisation f r Normungen im Bereich von Beleuchtungsfragen Zwei der verabschiedeten Normen werden nachfolgend vorgestellt Das 1931 in einer CIE Norm festgeschriebene Normvalenzsystem DIN 5033 Teil 2 ist das Erg
110. her ein Kompromi erforderlich ber dessen Erfolg nur der Benutzer selbst entscheiden kann 4 3 2 Systematik des Entwicklungsprozesses 4 3 2 1 Prinzipien f r die Pik mmentwi Ein Piktogramm soll typisch f r ein Objekt eine Aktion oder abstrakte Vorstellung sein d h es soll relevante Merkmale aufweisen die sich in das mentale Modell des Benutzers einf gen Dabei k nnen die in Kapitel 4 1 aufgef hrten Prinzipien z B Gestaltsgesetze eingesetzt werden Die Gestaltungsziele sind abh ngig von der Phase innerhalb des Gesamtprozesses unterschiedlich Bei Neueinf hrung ein bildhafter Eindruck des Objekts soll die spontane Erkennbarkeit erm glichen Bei der Standardisierung bekannter Piktogramme geringe visuelle Komplexit t e nur grobe Merkmalselemente verwenden d h Bildhaftigkeit funktionale Information und Objektbezogenheit spielen keine oder eine negative Rolle Arend 1988 Zus tzlich m ssen beim Entwurf eines Satzes von Piktogrammen die Beziehungen der Piktogramme untereinander ber cksichtigt werden eine hohe visuelle Unterscheidbarkeit von Piktogrammen innerhalb eines Satzes soll Verwechselungen zwischen den einzelnen Piktogrammen verhindern ein einheitlicher Darstellungsstil der Piktogramme soll eingehalten werden sofern sie sich auf verwandte Objekte oder Aktionen beziehen Dabei mu abgewogen werden ob die Konsistenz eines Satzes durch bestimmte einzeln als optimal bewertete Piktogramme gef h
111. icht worden Die Komplexit t dieses Entwurfs berechnet sich zu X Ursprung 4 Klassen C X 12 9 bit Y Ursprung 4 Klassen C Y 13 7 bit L nge 4 Klassen C L nge 11 8 bit H he 3 Klassen C H he _8 0 bit 46 4 bit Die Summe der Komplexit ten konnte also um 14 bit d h um 23 verringert werden Bild 4 11 Verbesserte Geometrie der Infusionspumpen Kontrolleinheit Eine detaillierte oder abschlie ende Bewertung der Schnittstellengeometrie ist mit Hilfe der berechneten Komplexit t nicht m glich weil der semantische Bezug zur Aufgabenanforderung der Schnittstelle nicht ber cksichtigt werden kann Die Berechnung der Komplexit ten bietet eine Unterst tzung w hrend des Entwurfs indem sehr schnell vergleichende Bewertungen an einer Schnittstelle durchgef hrt werden k nnen Dabei kann sowohl die Komplexit t innerhalb einzelner Konstruktoren als auch die auf den ganzen Bildschirm bezogene Komplexit t bestimmt werden Die Verringerung der Komplexit t wird durch die Editor Funktionen copy und align vereinfacht indem fluchtende Kanten bzw Objekte gleicher Gr e rechnergest tzt erzeugt werden 68 Damit sind die zu Beginn dieses Abschnitts S 58 formulierten Anforderungen an ein interaktives Entwurfswerkzeug realisiert und im einzelnen beschrieben worden Die methodische Vorgehensweise und die technischen Voraussetzungen fiir einen schnellen ersten Entwurf einer Benutzerschnittstelle stehen somit zur Verfi
112. ie GB Vol 1 no 3 237 256 Siebert J L Hurley W D Bleser T W 1988 Design and Implementation of an Object oriented User Interface Management System in R Hartson D Hix Eds Advances in Human Computer Interaction Volume 2 Ablex Publishing 175 213 Sickert K 1984 Automatische Spracheingabe und Sprachausgabe Verlag Markt und Technik 147 Simpson C A McCauley M E Roland E F Ruth J C Williges B H 1987 Speech Controls And Displays In G Salvendy Handbook of Human Factors 1490 1525 John Wiley amp Sons Smith W 1987 Ergonomic Vision In H J Durett Ed Color and the Computer Academic Press Inc Sneed H 1980 Software Entwicklungsmethodik Verlagsgesellschaft Rudolf Miiller Spitta T 1989 Software Engineering und Prototyping Springer Verlag Stanford L MclInteyre J Nelson T and Hogan J 1988 Affective responses to commercial and experimental auditory alarm signals for anesthesia delivery and physiological monitoring equipment Int J of Clinical Monitoring and Computing 5 111 118 Staufer M J 1987 Piktogramme fiir Computer De Gruyter Streveler D J Wasserman A I 1985 Quantitative Measures of the spatial properties of screen designs In B Shackel ed Human Computer Interaction INTERACT 84 Elsevier North Holland ten Hagen P Derksen J 1985 Parallel Input and Feedback in Dialogue Cells In G Pfaff User Interface Management Systems Springe
113. ie verschiedenen Verhaltensweisen h ngen oft davon ab ob der Benutzer durch das Projekt eine Arbeitserleichterung eine Qualit tsverbesserung der Arbeit oder Prestigegewinn erwartet Spitta 1989 Bei Ber cksichtigung der verschiedenen Kommunikationebenen k nnen folgende Typen von Benutzer unterschieden werden e der Benutzer versteht sich als Adressat von Leistungsanforderungen und reagiert nur auf Appell passiv neutral e der Benutzer ist aufgrund einer positiven Beziehung an wechselseitigem Austausch von Information und Appellen interessiert aktiver Partner e der Benutzer beteiligt sich haupts chlich korrektiv d h mit dem Schwerpunkt auf dem Feedback aktiv kritischer Partner der Benutzer hat eine negative Beziehung zum Entwickler und versucht das Projekt zu behindern aktiv feindlicher Gegner Die Auswahl von aktiven Partnern f r die Zusammenarbeit ist f r die Projekt entwicklung besonders positiv Wenn Benutzer nur als Vertreter per Amt und Funktion in die Mitarbeit einbezogen werden so ist mit deren Desinteresse zu rechnen Die Erfahrung auf dem interdisziplin ren Gebiet der Medizintechnik hat gezeigt da eine kleine Anzahl von Experten auf Dauer nicht ausreichend ist selbst wenn die kleine Gruppe hochmotiviert ist Oft sind diese Experten die einzigen aus der Benutzergruppe mit technischem Interesse und selbst aber nur gelegentlich Benutzer des neuen Systems Es sollen jedoch insbesondere die typischen sp teren
114. iert mit der Einbeziehung des auditiven Kanals besteht hingegen wenig praktische Erfahrung Die folgenden Abschnitte behandeln zun chst die kognitiven Grundlagen der multi modalen Interaktion und leiten dann daraus ein Konzept f r Werkzeuge ab die inner halb der hier vorgestellten Entwicklungsumgebung den Bereich auditiver Interaktion abdecken 5 1 Kognitive Grundlagen Die Multiple Resource Theory Norman und Bobrow 1975 entwarfen das Konzept der Performance Resource Function PRF Diese Funktion beschreibt den Zusammenhang zwischen der mentalen Belastung durch eine Aufgabe und der Leistung eines Probanden Wenn man die PRFs von zwei gleichzeitig ausgef hrten Aufgaben in einem Diagramm darstellt so erh lt man eine sog Performance Operating Characteristic POC Bild 5 1 zeigt einen POC Verlauf der darauf hindeutet da die Art und Schwierigkeit der beiden Aufgaben A und B keine kognitiven Ressourcen freil t und daher die Leistung in der ersten Aufgabe reziprok zur Leistung in der zweiten verl uft 100 mM eM ee N Leistung in Aufgabe A 75 Arbeits punkt 0 Leistung in Bild 5 1 Performance Operating Characteristic Wickens 1984 108 Im eingezeichneten Arbeitspunkt k nnen 75 von Aufgabe A und 50 von Aufgabe B erledigt werden Auffallend am Diagramm ist da allein das Vorhandensein einer Zweitaufgabe die Erstaufgabe einschr nkt Der gestrichelte rechteckige POC Ver
115. ig zugeordnet verwechselt mit Charakteristik Erkennbarkeit sthetik spontan identif richtig zugeordnet verwechselt mit Charakteristik Erkennbarkeit sthetik spontan identif richtig zugeordnet verwechselt mit N e oa r N oO gt Oo oO O e o N A 11 t 3 52 t 1 14 1 18 t 3 88 4 26 x 3 79 kk 1 11 1 25 0 44 t 2 49 0 43 t 0 26 t 6 96 t 0 62 t 1 60 2 26 t 2 01 t 0 0 A 12 A 2 4 Piktogramme der Informationsfenster Charakteristik Erkennbarkeit sthetik spontan identif richtig zugeordnet verwechselt mit Charakteristik Erkennbarkeit sthetik spontan identif richtig zugeordnet verwechselt mit Charakteristik Erkennbarkeit sthetik spontan identif richtig zugeordnet verwechselt mit Charakteristik Erkennbarkeit sthetik spontan identif richtig zugeordnet verwechselt mit Charakteristik Erkennbarkeit sthetik spontan identif richtig zugeordnet verwechselt mit 5 9x 2 2x 3 4 A 2 5 Piktogramme f r die Trenddarstellung Charakteristik Erkennbarkeit sthetik spontan identif richtig zugeordnet verwechselt mit Charakteristik Erkennbarkeit sthetik spontan identif richtig zugeordnet verwechselt mit N wo r oO 16 o w oO oO N e r l e Pr oO ray o w oO oO w SI n zu 0 03
116. igung Nachfolgend werden nun zwei wichtige Teilaspekte der visuellen Informationsdar stellung betrachtet die Gestaltung von Piktogrammen und die Farbgestaltung 69 4 3 Entwicklung von Piktogrammen Piktogramme haben besonders durch ffentliche Leitsysteme z B auf Bahnh fen oder Flugh fen und die Kennzeichnung von Sportarten Olympische Spiele Bekanntheit erlangt In den letzten Jahren gewinnen sie zunehmend Bedeutung bei der Gestaltung von Benutzerschnittstellen im Computer Bereich Der Schwerpunkt liegt dabei auf der Bedienung von CAD oder CAD hnlichen Systemen z B GEM Draw McPaint und in der B rokommunikation Desktop Metapher Bei geeigneter Gestaltung werden Piktogrammen folgende Eigenschaften zugeordnet Staufer 1987 Lodding 1983 Arend und Wandmacher 1988 international verst ndlich unabh ngig von Bildung und Ausbildungsniveau geringer Platzbedarf e schnelles Erlernen eines Informationssystems e positive Anfangsmotivation des Benutzers durch h here subjektive Attraktivit t der Schnittstelle l andauernde Akzeptanz eines neueingef hrten Systems gr ere kognitive Verarbeitungstiefe gegen ber Text durch Nutzung eines ad quaten mentalen Modells kurze Reaktionszeiten bei der Interaktion Diese positiven Eigenschaften von Piktogrammen m ssen f r neue noch nicht standardisierte Piktogramme erst erreicht werden Dieser Gestaltungsproze kann durch Werkzeuge und Methoden f
117. illten die entscheidenden Vorraussetzungen fiir die Realisierung von anwendungsneutralen wiederverwendbaren Moduln Cox 1986 Endres 1988 Die Kennzeichen einer solchen Realisierung sind eine in sich abgeschlossene Funktionalit t von Objekten nach dem Geheimnisprinzip Informationsaustausch durch Versenden von Nachrichten und Vererbungsmechanismen vgl Kap 3 1 Cox 1986 nennt diese wiederverwendbaren Moduln Software ICs Der Aufwand einer Programmentwicklung verteilt sich dann auf den IC Hersteller und den IC Anwender so da eine Erleichterung und Zeitersparnis f r den IC Anwender erreicht wird Der einmal in eine IC Herstellung investierte Arbeitsaufwand kann vom Anwender vielfach genutzt werden wenn ein IC gen gend flexibel entworfen wurde Eine Bibliothek die ber vorgefertigte interaktive Elemente einer Benutzerschnittstelle verf gt verspricht eine starke Produktivit tssteigerung da in interaktiven Systemen mehr als die H lfte des Entwicklungsaufwands in die Benutzerschnittstelle flie t Rowe und Shoens 1983 Je umfangreicher diese Bibliothek ist desto weniger Bausteine m ssen w hrend eines Projekts neu erstellt werden Bild 2 4 Baustein erstellungs software Programm erstellungs software Baustein Baustein erstellung bibliothek Programm erstellung Version Neue Bausteine herstellen Bild 2 4 Programmentwicklung mit Bausteinbibliothek Platz 1983 19
118. iner 7 stufigen Rating Skala die Erkennbarkeit des Bildinhalts und der sthetische Reiz unipolare Adjektivpaare eingestuft werden In diesem Teil sind die f r die Piktogrammme vorgesehenen Begriffe den Teilnehmern unbekannt Es wird nur eine H lfte 16er Set der Gesamtkollektion dargeboten d h nur eine Alternative f r jeden Begriff Es entstehen dadurch 2 Gruppen von Frageb gen um eine Bewertung von jedem der 32 Piktogramme in Teil I zu erhalten Teil II Ensprechend der Zuordnungsmethode wird dem Teilneher die gesamte Kollektion 32er Set und die Liste der 16 vorgesehenen Begriffe dargeboten Als Ergebnis erh lt man den Anteil richtiger Zuordnungen und die Art von Verwechslungen 78 Teil IH Wieder wird eine H lfte 16er Set der Gesamtkollektion dargeboten diesmal mit der Angabe des zugeordneten Begriffs Auf einer Rating Skala wird die Charakteristik des Piktogramms Typikalit t eingesch tzt Die in Teil III dargebotene Teilkollektion ist komplement r zu der in Teil I damit die Typikalit t unabh ngig von einer m glichen Falsch Zuordnung in Teil I bewertet werden kann Durch die Bildung von 2 Gruppen von Frageb gen wird jede Teilkollektion gleichh ufig in Teil I und III dargeboten 4 3 3 3 Methodik der Auswertung und Ergebnisse F r die verschiedenen Rating Gr en wurden Mittelwerte und Standardabweichungen berechnet F r den Vergleich zweier Alternativen wurde der T Test verwendet um die Signifikanz einer Dif
119. ines interaktiven Werkzeugs zur Farbgestaltung dessen Konzept ausgehend von Perzeption und Kognition menschlicher Farbwahrnehmung entwickelt wurde Dabei spielte die Beriicksichtigung des Simultankontrastes eine hervorgehobene Rolle fiir die Gestaltung und Beurteilung von Bildschirmentwiirfen 106 Zus tzlich zur Unterst tzung einer heuristischen Vorgehensweise wurde ein objektives Bewertungsverfahren entwickelt das sich an der Buntheit der auf dem Bildschirm verwendeten Farben orientiert Dieses Bewertungsverfahren wurde in den Funktions umfang des Farbeditors CEDI integriert und bietet die M glichkeit einer Vor optimierung Obwohl der Aspekt der Buntheit nur einen Aspekt bei der Gesamt wirkung einer Farbgestaltung ausmacht konnte an diesem Beispiel gezeigt werden wie ausgehend von einer Hypothese ber eine Studie bis hin zur Integration des Ergebnisses in ein Werkzeug vorgegangen werden kann 107 5 Werkzeuge zur multimodalen Interaktion mit Einschlu des auditiven Kanals Die Mensch Maschine Interaktion wird durch Verwendung neuartiger taktiler visueller und auditiver Interaktionsm glichkeiten zwischen Mensch und Computer k nftig revolutionsartig ver ndert Foley 1987 Die Grundidee der multimodalen Interaktion liegt in der Verbreiterung des expliziten Kommunikationskanals durch Einbeziehung mehrerer Interaktionsformen Bisher werden in konventionellen Systemen meist zwei taktile Modi Tastatur und Mauszeiger kombin
120. ird Die Sprechvariabilit t eines Benutzer schr nkt die Erkennungs sicherheit ein daher wird eine gewisse Sprecherdisziplin vom Benutzer gefordert d h bei Wortschatztraining und Erkennungsbetrieb soll in gleicher Art und Weise gespro chen werden In einem im Helmholtz Institut entwickelten Werkzeug zur Gestaltung von Spracherkennung wird dies durch die Darstellung von geeigneten Bildschirm 112 masken unterst tzt Hoffmann 1987 Da die Silbenbetonung die Erkennung stark beeinflu t kann in den Bildschirmformularen f r Wortschatzentwurf und training die gew nschte Betonung durch die Sonderzeichen stimmhaft und stimmlos gekennzeichnet werden Bild 5 5 Betonung 1 Bravo 3 Delta l 5 Foxtrott I 7 Hotel l 9 Juliet l 11 Lima l 13 November l 15 Papa l Bild 5 5 Bildschirmseite im Wortschatzentwurf Dar ber hinaus gibt es vom Sprecher nicht zu beeinflu ende St rungen wie Stimmver nderungen durch Erk ltung oder Umgebungsl rm die die Erkennungsrate absenken Von der technischen Seite her kann dieses Problem durch Mittelung der Referenz muster ber mehrere Sprachproben ca 2 10 verringert bzw es k nnen f r ein Wort mehrere ungemittelte Referenzmuster abgespeichert werden So k nnte z B je ein Referenzmuster mit frischer Stimme Morgen und eines mit erm deter Stimme Nachmittag abgespeichert werden und bei der Erkennung parallel verf gbar sein Wenn das Wortschatztrai
121. ird als eine der vielversprechensten Verbesserungen vgl Bild 2 5 zuk nftiger Prototyping Systeme angesehen Lowgren 1988 Perlman 1988 Faroog 1988 Die Ber ck sichtigung von Ans tzen zur Bewertung von Benutzerschnittstellen wurde daher in den verschiedenen Werkzeugen dieser Entwicklungsumgebung integriert Dies umfa t die Bewertung der geometrischen Anordnung von Objekten am Bildschirm der farblichen Gestaltung e von Piktogrammen e von trainierten Wortsch tzen zur Spracherkennung e von akustischen Meldungen Im folgenden Kapitel wird zun chst der Interfacebaukasten vorgestellt Danach folgt die Beschreibung der Werkzeuge aufgeteilt in die Gruppe von Werkzeugen in Bezug auf visuelle Informationsdarstellung Kapitel 4 und der Gruppe bez glich multi modaler Interaktion Kapitel 5 In einer exemplarischen Gestaltung eines sehr komplexen Informationssystems Kapitel 6 wird dann von den Werkzeugen Gebrauch gemacht und die Leistungsf higkeit des erarbeiteten Gesamtkonzeptes gezeigt 22 3 Entwicklung eines objektorientierten Baukastensystems Das Baukastensystem bildet die softwaretechnische Grundlage f r den iterativen Proze des evolution ren Prototypings F r die Festlegung des L sungskonzepts des Baukastensystems wird ein Modell f r direkt manipulative Benutzerschnittstellen aufgestellt und dann darauf aufbauend die Objektstruktur des Baukastensystems bestimmt 3 1 Beschreibung des L sungskonzepts f r
122. ispel S 1982 Ergonomic Design Aspects in Interaction between Man and Technical Systems in Medicine Medical Progress through Technology 9 153 159 Richter K 1979 Beschreibung von Problemen der h heren Farbmetrik mit Hilfe des Gegenfarbensystems Forschungsbericht 61 BAM Berlin Rowe L Shoens K 1983 Programming language constructs for screen definition IEEE Transactions on Software Engineering 9 31 39 Schecke T Rau G Klocke H K smacher H Hatzky U Kalff G Zimmermann H 1988 Knowledge Based Decision Support in Anesthesia A Case Study Proceedings of the 1988 IEEE International Conference on Systems Man and Cybernetics 962 965 Scheifler G W Gettys J 1986 The X Window System ACM Transactions on Graphics Vol 5 No 2 April Schmidt R F Thews G 1976 Physiologie des Menschen 17 Aufl Springer Verlag Schr ter A 1989 Integration von multimodaler Interaktion in einen objekt orientierten Baukasten interaktiver Schnittstellenelemente Diplomarbeit am Helmholtz Institut RWTH Aachen Schulz A 1988 Software Entwurf Oldenbourg Verlag Sheridan T B 1981 Understanding human eror and aiding human diagnostic behavior in nuclear power plants In Rasmussen J Rouse W B Human detection and diagnoses of system failures New York Plenum Press Shneiderman B 1982 The future of interactive systems and the emergence of direct manipulation Behaviour amp Information Technolog
123. it von Piktogrammen werden in folgenden berlegungen eingeschr nkt Arend 1988 Myers 1984 Es gibt nicht f r jede Operation eine offensichtlich geeignete piktografische Darstellung Eine verst ndliche Darstellung der UNDO Funktion konnte sich bislang nicht durchsetzen Die Unterscheidbarkeit mehrerer Begriffe ist nur gew hrleistet wenn auch die Piktogramme leicht unterscheidbar gestaltet werden Piktogramme die das Erlernen eines Systems erleichtern k nnen den fortgeschrittenen Benutzer m glicherweise behindern Piktogramme m ssen mehr oder weniger gelernt werden Es ist wenig bekannt wie Piktogramme optimal zu gestalten sind Es gibt nur wenige verwendbare Standards Diese Gr nde zeigen da der Entwurf eines Piktogramms nicht im ersten Wurf gelingen wird sondern auch hier ein Prototyping Proze notwendig wird Die willk rliche Gestaltung von Piktogrammen nach der Vorstellung eines Entwicklers kann dazu f hren da ein Piktogramm schwer verst ndlich oder mi verst ndlich ist W hrend des Prototyping Prozesses soll daher ein ad quates Modell der Vorstellung des Benutzers gefunden werden das ein ausreichendes Ma an Kompatibilit t und Bedeutungshaltigkeit erreicht 4 3 1 3 Der Gestaltungsspielraum der Darstellung Klasseneinteilung von Piktogrammen Bilder im Sinne einer photographischen Abbildung haben f r den Menschen den h chsten Grad von Anschaulichkeit Zeichen z B Buchstaben oder Symbo
124. iteria to be Used in Decomposing Systems into Modules Comm ACM 15 No 12 1053 1058 Perlman G 1988 Software Tools for User Interface Development in M Helander Ed Handbook of Human Computer Interaction Elsevier North Holland 819 833 Pfaff G 1985 User Interface Management Systems Springer Verlag Pfendler C Widdel H 1986 Vigilance performance when using color on electronic displays Perceptual and motor skills 63 939 944 Platz G 1983 Methoden der Softwareentwicklung M nchen Hanser Verlag Pomeranz J und Kubovy M 1986 Theoretical Approaches to Perceptual Organization in K Boff Handbook of Perception and Human Performance Vol 2 John Wiley amp Sons chapter 36 Posner M Nissen J Klein R 1976 Visual dominance An information processing account of its origins and significance Psychological Review 83 157 171 Pressman R 1987 Software Engineering A Practitioner s Approach MacGraw Hill 146 Rasmussen J 1976 Outlines of a hybrid model of the process plant operator In Sheridan T B Johannsen G eds Monitoring Behaviour and Supervisory Control Plenum Press New York Rasmussen J 1986 Information Processing and Human Machine Interaction Elsevier North Holland Rau G 1979 Ergonomische Uberlegungen bei der Gestaltung komplexer medizinischer Instrumentierung unter Einsatz von Mikroprozessoren Biomedizinische Technik Band 24 Erg nzungsband Rau G Tr
125. kkontexte f r die Darstellung von Piktogrammen und Texten erspart wird Es wird seine Sichtweise ber cksichtigt indem das Setzen einer Beschriftung mit Hilfe des Descriptive Interface Code DIC sowohl f r ein Piktogramm als auch f r Text sehr hnlich ist 43 Die Ber cksichtigung der Spracheingabe als zus tzlichen Interaktionsmodus bewirkt die Anweisung doseKey setBEvents SpeechIn Rate das akustische Kommando Rate berf hrt die Taste in den Zustand active Die einzige Voraussetzung hierf r ist da dieses Wort innerhalb eines Wortschatzes trainiert wurde der dem Spracheingabe Server bekannt gegeben wurde Die Vor und Hintergrundfarben sind ebenfalls Attribute die in Schritt II gesetzt werden Nach Schritt II hat die Benutzerschnittstelle das in Bild 3 16 dargestellte Aussehen Bild 3 16 Schnittstelle nach Schritt II 3 3 2 3 Schritt MI In Schritt III wird das Aussehen der Schnittstelle vervollst ndigt indem zus tzliche Beschriftungen und Piktogramme hinzugef gt werden Beispielweise wird der Infusionsschlauch durch ein in der Farbe der Infusionsl sung dargestelltes Rechteck repr sentiert Die Anweisung dazu lautet InfusionTube Rect create geometry colorOf Injector partOf InfusionDisplay Der Infusionsschlauch geh rt zur Teilschnittstelle InfusionDisplay Seine Hinter grundfarbe ist mit der Farbe der Spritze Injector identisch Als Ergebnis von Schritt III ensteht Bild 3 17 Da
126. ktogrammgestaltung ber cksichtigt Die graphische Informationsdarstellung soll dabei so organisiert werden da die Leistungsst rke des Menschen bei der Mustererkennung bestm glich eingesetzt werden kann 58 4 2 Werkzeug zum interaktiven Schnittstellenentwurf Bereits der erste Entwurf einer neuen Benutzerschnittstelle ist im Detail betrachtet ein iterativer Proze auch wenn die Art und Anzahl von Schnittstellen Objekten feststeht sind vielf ltige Variationen in Gr e und Ort eines Objekts m glich Die im letzten Abschnitt genannten qualitativen Prinzipien bez glich der Gestaltung lassen sich nicht im ersten Wurf realisieren erfahrungsgem m ssen die Objekt Koordinaten h ufig ge ndert werden bis eine geeignete Anordnung gefunden ist Jede nderung erfordert dabei bisher eine erneute bersetzung und Ausf hrung des Applikations Programmes Diese Vorgehensweise ist einerseits zeitaufwendig und andererseits ist der unmittelbare Vergleich zweier Versionen nicht m glich Eine deutlich Verbesserung kann erreicht werden wenn ein interaktiver Entwurf in der Weise m glich wird da interaktive Schnittstellen hnlich wie CAD Graphiken am Bildschirm erstellt werden k nnen An einen derartigen interaktiven Entwurfseditor werden nun folgende Anforderungen gestellt die aus der Erfahrung beim Schnitt stellenentwurf mit Hilfe des Interfacebaukastens entstanden sind e Interaktives Erzeugen von Interaktionsobjekten aus dem Interfa
127. ktorientierten Implementierung beibehalten werden Der aufgabenun bezogene Umgang mit Graphikroutinen und Event Abfragen die sonst in jedem Applikationsprogramm notwendig sind sind in der Objekt Welt des Baukastens verkapselt Die Implementierung wird mit Hilfe einer objektorientierten Kodierung verwirklicht die nicht nur compilierbaren Quellkode sondern gleichzeitig auch eine anschauliche Beschreibung der Benutzerschnittstelle darstellt Dieser Descriptive Interface Code DIC verbindet so die Leistungsf higkeit sog Pseudo Codes hinsichtlich der Lesbarkeit mit der bersetzbarkeit einer Sprache wie C DIC baut auf der Objective C Syntax auf und folgt dem Schema Empf ngerobjekt Nachricht_l Argumente_l Nachricht_n Argumente_n Als Beispiel wird die Implementierung der Taste beschrieben die die Teilschnittstelle zum Einstellen der Infusionsrate aktiviert Die Programmzeile doseKey Key create geometry childOf InfusionControl sagt aus da eine Taste mit der gegebenen Geometrie geometry ist eine Recht eckstruktur innerhalb als child der Teilschnittstelle InfusionControl angezeigt werden soll InfusionControl ist ein Objekt der Klasse Constructor und verwaltet die Teilschnittstelle der Steuerungselemente Allein diese Programmzeile reicht aus um Darstellung und elementare Interaktionsverwaltung dieser Taste zu ber ck sichtigen Durch Setzen der charakteristischen Hintergrundfarbe f r den Zustand aktivierba
128. l chtig Die kognitiven F higkeiten des Menschen wirken hier ausgleichend indem akustische Information 5 Sekunden visuelle nur 0 5 Sekunden im Kurzzeitged chnis verf gbar bleibt Darwin et al 1972 Eine parallele vollst ndige Verarbeitung mehrerer Sprachquellen ist nicht m glich jedoch kann eine Sprachquelle aus vielen anderen herausgefiltert werden Cocktailparty Effekt Gleichzeitig k nnen aber auch andere Quellen akustisch beobachtet werden so da bei bestimmten Schl sselw rtern die Aufmerksamkeit sofort auf andere Quellen umgeschaltet werden kann Treisman 1960 Sprachinformation wird haupts chlich im Kontext aufgenommen so da ein fehlendes Wort im Satz oft aus dem Kontext heraus erraten werden kann Es gibt zwei Arten von akustischen Ausgabesystemen 115 1 Reproduktive Ausgabesysteme d h Wiedergabe digitalisierter Sprache 2 Syntetische Umsetzungssysteme z B Wort Phonem Generierung aus Text oder Klang Generierung aus Frequenz und Phasenspektrum In reproduktiven Systemen wird ein Sprachmuster digital kodiert und bei Bedarf wieder in ein analoges Signal verwandelt Die aus Text synthetisch generierte Sprache klingt heute noch aufgrund fehlender Satzmelodie und Koartikulation Phoneme variieren abh ngig vom Kontext unnat rlich Synthetische Klangerzeugung wird bereits seit einigen Jahren besonders im Bereich Musik erfolgreich eingesetzt In der Entwicklungsumgebung wurden f r die akustische Ausgabe sowoh
129. l f Motorik 3 ASE Sevveverres eveverers __ PPPPYYYYY PPYPPP SVV SS SF Bild 5 4 Informations bertragung an Mensch Maschine Schnittstellen 110 5 2 Werkzeug zur Gestaltung von Spracheingabe Der erfolgreiche Einsatz der Interaktionsform Spracheingabe in einem Informations system erfordert entsprechende Werkzeuge fiir Entwurf Training und Bewertung eines Wortschatzes die innerhalb der Entwicklungsumgebung zur Verfiigung gestellt werden sollen 5 2 1 Ergonomische und technische Aspekte von Spracheingabesystemen Die Vor und Nachteile der Spracheingabe aus ergonomischer Sicht lassen sich wie folgt zusammenfassen H nde bleiben f r parallele manuelle Aufgaben frei Spracheingabe ben tigt keinen zus tzlichen Platz am Bildschirm Spracheingabe ist eine leicht erlernbare Interaktionsform Erkennungsrate lt 100 Prozent Fehlerkorrektur bei Falscherkennung ist schwierig Notwendigkeit des Wortschatztrainings f r jeden Benutzer Man unterscheidet zwischen Ger ten f r Einzelworterkennung und Erkennung von kontinuierlicher Sprache Einzelworterkennung basiert auf der Mustererkennung eines im Referenzspeicher abspeicherten Sprachmusters von bis zu 3 Sekunden Dauer Die kommerziell verbreiteteten Systeme arbeiten berwiegend sprecherabh ngig der Umfang der gleichzeitig im Referenzspeicher liegenden Wortmuster liegt zwischen 100 und 1000 Sprecherunabh ngige Worterkennung mit hoher Erkennu
130. l digitalisierte Sprache als auch synthetisch erzeugter Klang ber cksichtigt 5 3 2 Generierung und Speicherung von Sprache Klang Die Werkzeugumgebung f r akustische Ausgaben wurde auf einem seperaten Rechner implementiert der mit geeigneter Hard und Software f r akustische Ausgabe ausger stet wurde Diese Erweiterung bietet die M glichkeit Sprache zu digitalisieren oder T ne zu generieren und dann diese Muster interaktiv sowohl im Zeitbereich zu editieren ausschneiden l schen verschieben D mpfung einer H llkurve Echo etc als auch im Frequenz und Phasenspektrum zu manipulieren Filterung Phasenver schiebung Ein so erzeugtes Sprach Klangmuster kann als snd Resource Apple 1988 gespeichert werden Es wurde ein interaktiver Zugriff auf die gespeicherten Muster realisiert indem diese Bibliothek mit einer Benutzeroberfl che in Form eines Auswahl der Sounds Hilfsprogramme HyperSound SpeechOutPrg SoundEdit Menuleiste alphabetisch nach Namen Apple Macintosh IIx mit MacRecorder Software SoundEdit 116 Dieses Notizbuch gibt einen berblick ber alle snd Resources ohne da das Editierprogramm benutzt werden mu Hierzu wird zun chst eine Seite aufgeschlagen z B I L indem die entsprechede Registerlasche angeklickt wird Die aufgeschlagene Seite Bild 5 8 besitzt interaktive Tasten zum Abspielen der entsprechenden akus tischen Meldungen durch Anklicken einer
131. lauf in Bild 5 1 hingegen bedeutet da entweder unterschiedliche Ressourcen ausreichend f r jede Aufgabe bereitstehen oder die Summe der Anforderungen an eine Ressource f r die vollst ndige Ausf hrung beider Aufgaben kleiner als 100 ist Aus der Interpretation einer Vielzahl von POC Kurven bei unterschiedlichen Aufgabenbedingungen wurde die Multiple Resource Theory aufgestellt In dieser Theorie wird die gesamte Ged chtnisleistung in einzelne kognitive Segmente eingeteilt Bild 5 2 In diesen Segmenten arbeiten unabh ngig voneinander sog Analysatoren Dieser Ansatz geht damit ber den in Abschnitt 4 1 vorgestellten Ansatz des GOMS Modells hinaus das nur drei seriell gekoppelte Prozessoren vor sieht Wenn zwei Aufgaben verschiedenen Segmenten zugeordnet werden k nnen so ist eine besonders effiziente Bearbeitung m glich da die Aufgaben weitgehend parallel abgearbeitet werden Neben der Perzeption und zentralen Informationsverarbeitung ist auch die Antwortreaktion auf einen Reiz wiederum ein unabh ngiger Proze der in verschiedenen Segmenten ablaufen kann Wickens und Kessel 1980 Phasen des Verarbeitungsprozesses Zentrale Antwort Verarbeitung reaktion DET EBENEN Perzeption visuell Modalitat auditiv Bild 5 2 Aufteilung kognitiver Ressourcen nach Wickens 1984 Die Informationspr sentation kann vier verschiedene Formen annehmen die nach dem Modus ihrer Darstellung visuell auditiv und der Art ihres
132. le den geringsten Die Darstellung eines Piktogramms bewegt sich innerhalb dieser Grenzen und kann entweder mehr zum Abstrakten oder zum Photografischen hin tendieren Dieser Spielraum ist in Bild 4 13 an Piktogrammen f r ein Telefon verdeutlicht b 1 N Bild 4 13 Piktogramme Telefon a bildhaft b abstrakt 72 Neben diesen objektbezogenen Darstellungen gibt es auch Piktogramme die nicht direkt das Dargestellte ausdr cken sollen sondern das dargestellte Objekt steht f r einen assoziativen Begriff oder einen bestimmten Aspekt eines abstrakten Konzepts Diese Klasse von Piktogrammen soll daher als assoziativ bezeichnet werden Bild 4 14 objektbezogen assoziativ symbolisch abstrakt bildhaft abstrakt bildhaft abstrakt Computer Bruchgefahr Kirche Bild 4 14 Klasseneinteilung von Piktogrammen F r viele Begriffe existiert keine abbildhafte Darstellung so da hier die Darstellung eines assoziativ verkn pften Objekts m glich ist Assoziative Zusammenh nge sind oft nicht unmittelbar erkennbar und m ssen erst gelernt werden z B Assoziation Post f r das dargestellte Horn in Bild 4 15 In Anlehnung an das Modell in Bild 4 12 ist festzuhalten da die Stufe der Identifikation f r assoziative Piktogramme gr ere kognitive Anstrengung erfordert Die dritte der in Bild 4 14 dargestellten Klassen bilden symbolische Piktogramme und indexikalische Zeichen Der Bedeutungsinhalt dieser Piktogramme mu i
133. leitwarte Verlag TUV Rheinland Grudin J Ehrlich S Shriner R 1987 Positioning Human Factors in the User Interface Development Chain ACM CHI GI 125 131 Hard A 1969 Qualitative attributes of colour perception Tagungsbericht Internationale Farbtagung Color 69 Stockholm 1969 G ttingen Muster Schmidt 351 368 Harker S 1987 Rapid Prototyping as a Tool for User Centered Design in G Salvendy Cognitive Engineering in the Design of Human Computer Ineraction and Expert Systems Elsevier 365 372 H using M 1975 Gestaltungsrichtlinien fiir Bildschirmarbeitspl tze mit Rastersichtger ten Werthoven FAT Bericht Nr 26 Haux R 1987 Expertensysteme in der Medizin Habilitationsschrift RWTH Aachen Hayes P Szekely P Lerner R 1985 Design Alternatives for User Interface Management Systems based on Experience with COUSIN CHI 85 Proceedings Heinz A 1989 Graphische Gestaltung der Benutzeroberfl che eines Entscheidungs unterst tzungs Systems in der An sthesiologie Diplomarbeit am Helmholtz Institut RWTH Aachen Henninger Kaminsky Schmale 1980 Ergonomie am Arbeitsplatz Friedrich Kiehl Verlag Hering E 1920 Grundz ge der Lehre vom Lichtsinn Springer Verlag Hick W 1952 On the rate of gain of information Quaterly journal of Experimental Psychology 4 11 26 Hoffmann G 1987 Organisation und Programmierung einer Dialogebene f r die Kommunikation zwischen Sprecher Spracherkennungssy
134. lphanumerischen Displays eine geeignete Gruppenbildung der Information bereits durch Umsetzung der Aufgabenanalyse in eine Konstruktorenstruktur erreicht Die Suchzeit f r Daten eintr ge ist in graphischen Displays nicht unbedingt vorrangig da h ufig ein Gesamt bild eines Systems vermittelt werden soll Monitoring Daher wird nun der Faktor der Layout Komplexit t einer geometrischen Anordnung n her betrachtet Gleichzeitig zeigt der folgende Ansatz am Beispiel der Layout Komplexit t wie sich eine bekannte Bewertungsmethode an den Entwurfsproze f r Benutzerschnittstellen anpassen und in ein interaktives Werkzeug der Entwicklungsumgebung integrieren l t Eine grund legende Voraussetzung f r die Integration dieser Bewertungsmethode ist die M glichkeit der Auswertung einer vorliegenden Objekthierarchie von Bausteinen des Interfacebaukastens und der Zugang zu deren Rechteckgeometrie Ursprung und Gr e ber die gespeicherten Instanzvariablen Die Berechnung der Layout Komplexit t geht auf einen Ansatz von Bonsiepe 1968 zur ck der diese Gr e f r die Beurteilung der Gestaltung von Katalogseiten verwendete Er unterscheidet die Gr e und die Positionierung von Informations bl cken die sich durch Rechtecke einfassen lassen L nge H he x und y Ursprung bilden jeweils eine eigene Komplexit tsgr e Die Hypothese ist da die Ordnung einer Darstellung umso gr er ist je weniger verschiedene Klassen einer Gr e
135. ls Objekte die sich nur in der Form unterschieden Die k rzeste Suchzeit wurde gemessen wenn sowohl Farbe als auch Gr e redundant zur Kodierung verwendet wurden Farbe kann besonders effektiv eine Fl chensegmentierung verdeutlichen Dabei erfolgt die Auswertung der Farbinformation parallel zur Perzeption der Form ohne da eine zus tzliche kognitive Belastung auftritt Davidoff 1987 Untersuchungen von Tullis 1981 zeigten da Benutzer eine gr ere Zufriedenheit bei der Arbeit mit farbigen Bildschirmen gegen ber monochromatischen Bildschirmen u erten selbst wenn ihre Leistung unver ndert blieb Es wird daher angenommen da die Motivation f r die Arbeit mit einem Farbbildschirm gr er ist Die Akzeptanz eines Systems kann durch die Verwendung von Farbe gesteigert werden Smith 1987 In Experimenten von Pfendler und Widdel 1986 konnte nachgewiesen werden da die Aufmerksamkeit bei einer berwachungsaufgabe beim Einsatz eines farbigen Bildschirms gegen ber einem monochromen anstieg Die Unterst tzung der Interaktion durch eine Benutzerf hrung mittels Farbkodierung wurde von Rau und Trispel 1982 eingef hrt und bei der Gestaltung eines An sthesie Informations Systems eingesetzt Eine ausgereifte L sung beschreibt Klocke 1987 Heute hat ein Systementwickler bereits auf einer modernen Workstation Farbgraphik systeme mit einem Farbumfang von 16 7 Millionen Farbwerten zur Verf gung daher steht die Frage ob Farbe
136. m gen des menschlichen Auges angeordnet werden Beispiele f r diese Farbr ume sind der weiter unten beschriebene RGB und HSV Farbraum In Farbr umen der h heren Farbmetrik k nnen auch Farbabst nde definiert werden Beispiele hierf r sind die Farbr ume CIELAB und CIELUV Nachfolgend werden Farbr ume vor gestellt die in einem direkten Bezug zu den in Bild 4 19 dargestellten drei Stufen der Farbwahrnehmung stehen 86 4 4 2 1 Der RGB Farbraum Der sogenannte RGB Farbraum beschreibt die additive Farbmischung von Rot Griin und Blau indem der Anteil dieser Farbkomponenten in kartesischen Koordinaten angegeben wird Der RGB Farbraum steht in Beziehung zur Perzeption durch die Farbrezeptoren d h zur ersten Stufe der Farbwahrnehmung Bild 4 19 Die Menge der auf dem Bildschirm darstellbaren Farben kann innerhalb eines Wiirfels veran schaulicht werden Bild 4 20 Cyan 0 1 1 Wei 1 1 1 Blau Magenta 0 0 1 1 01 Gelb 1 1 0 Schwarz Rot R 0 0 0 1 0 0 Bild 4 20 Der RGB Farbw rfel Dieser Farbraum entspricht auch der bei Farbmonitoren verwendeten Technik additiver Farbmischung Das Prinzip der additiven Farbmischung wird durch Anregung von drei verschiedenen Phosphoren in der Bildschirmmaske f r jeweils ein Bildschirmpixel realisiert Diese Phosphore werden durch drei unabh ngige Elektro nenstrahlkanonen angeregt Der Farbraum eines Monitors kann dadurch veranschaulicht werden da auf jede
137. mangelnde Ged chtniskapazit t beeinflu t Die Beschr nkung der menschlichen Informationsverarbeitung wurde von Miller 1956 mit dem Gesetz The Magical Number Seven Plus or Minus Two beschrieben Es besagt da innerhalb eines sensorischen Kontinuums nur eine diskrete Anzahl von 7 2 Werten sicher unter schieden werden kann Diese Ergebnisse sind auch auf nichtgleichwahrscheinliche Ereignisse und kognitive Prozesse bertragbar Dazu wird der mittlere Informations gehalt eines Signals abh ngig von der Anzahl der verschiedenen Ereignisse und deren Wahrscheinlichkeiten nach folgender Formel berechnet H p x 1d 1 p x bit 4 1 Der Informationsgehalt eines Signals das 10 verschiedene gleichwahrscheinliche Erscheinungsformen hat z B ein Symbol mit einer von 10 verschiedenen Formen berechnet sich als H 3 3 bit Kann der Empf nger ein Signal nicht sicher identifizieren so ist der bermittelte Informationsgehalt H um den Betrag des Informationsverlustes H geringer H H Hy 4 2 Den Zusammenhang zwischen H und Hy gibt Bild 4 3 wieder Er bezieht sich auf die sichere Erkennbarkeit eines isoliert pr sentierten Reizes aus einer bekannten Menge d h in einem Experiment werden mehr als 95 der Reize richtig erkannt Bei einer unbegrenzten Kapazit t des menschlichen informationsverarbeitenden Kanals w rde Diese Zahl ist vom Reiz abh ngig So k nnen bei der Bewertung der Salzigkeit eines Nahrungsmittels nur
138. mit sind Pr sentation und Interaktionsmanagement der Benutzerschnittstelle vollst ndig beschrieben Es fehlt jetzt noch die Definition der Dialogkomponente und die Anbindung an den Proze durch applikationsspezifische Funktionen Bild 3 17 Schnittstelle nach Schritt HI 3 3 2 4 Schritt IV Die Dialogkomponente einer Benutzerschnittstelle definiert Interaktionssequenzen die zum Zwecke der Benutzerf hrung die Zust nde von Objekten beeinflu en Im Beispiel der Infusionspumpen Kontrolleinheit erscheint die Teilschnittstelle adjustment mit Werteschieber und Enter Taste nur wenn vorher die Dosis Taste aktiviert wurde Dieser Zusammenhang wird dem Dialogmanager durch folgende Eingabe bekannt gemacht InfusionControl setLinkFrom doseKey To adjustment on STANDBY with SwitchOn D h wird die Dosis Taste im Zustand standby aktiviert so wird die Teilschnittstelle adjustment eingeblendet SwitchOn Farbbild 3 1 Anhang B 1 zeigt die Schnitt stelle nach der Aktivierung der Dosis Taste in diesem Zustand sind der Werteschieber und die Enter Taste aktivierbar 2 hritt V Die Transition vom Zustand standby in den Zustand active kann eine applikations abh ngige Funktion ausl sen wenn diese Funktion vorher durch eine entsprechende Anweisung an ein Objekt angebunden wurde Durch die Anweisung enterKey setFunc F_enterKey wird die freidefinierbare C Funktion F_enterKey an die Taste enterKey ange bunden d
139. mmer erst erlernt werden Der Entwurf neuer Symbole f r piktografische Schnittstellen f r nichttechnische Benutzer ist daher nicht zweckm ig die Nutzung schon bekannter Symbole hingegen m glich Erfahrungsgem werden sowohl objektbezogene als auch assoziative Piktogramme w hrend des Entwicklungs prozesses ausgehend von einer zun chst bildhaften Darstellung zunehmend abstrahiert Dadurch wird die visuelle Komplexit t verringert und somit eine schnellere Verar beitung des Reizes m glich die Reaktionszeit auf den visuellen Reiz wird k rzer Arend 1988 Diese Abstraktion entwickelt sich meist schrittweise oft ber viele Jahre hinweg indem typische Merkmale extrahiert und abstrahiert werden Bild 4 15 WO OF J Bild 4 15 Historische Entwicklung des Piktogramms Post aus Staufer 1987 73 Wenn bereits bei der Neueinf hrung eines Piktogramms ein hoher Abstraktionsgrad verwendet wird mu mit Interpretationsschwierigkeiten seitens der Benutzer und einer geringen Akzeptanz gerechnet werden Es besteht daher ein Trade Off wechsel seitiger konkurrierender Austausch zwischen einem hohen Grad der Abstraktion d h Reduktion auf wenige charakteristische Merkmale die eine schnelle Verarbeitung erm glichen und einer detailierten Darstellung die selbsterkl rend eine spontane Interpretierbarkeit von Piktogrammen erlaubt Um sowohl pr gnante und schnell erfa bare als auch leicht interpretierbare Piktogramme zu entwerfen ist da
140. mung von Abweichungen Beobachtung der Abweichungen Analyse der Ursachen Auswahl des Therapieziels Therapieplanung Ausf hrung einer Therapiema nahme Bild 6 3 Aufgabenabfolge des An sthesisten 127 Die Aufgabe des An sthesisten wurde in die in Bild 6 3 dargestellten Phasen eingeteilt die kognitive Belastung steigt bis zur Auswahl des Therapieziels an und sinkt dann wieder bis die Therapie ausgef hrt ist Das Ziel der Gestaltung der Benutzerschnitt stelle besteht nun darin die kognitive Belastung in jeder Phase durch geeignete Visualisierung der relevanten Information zu verringern 6 3 Beschreibung der Benutzerschnittstelle In diesem Abschnitt wird ausgehend von dem im letzten Abschnitt beschriebenen kognitiven Modell des Entscheidungsprozesses die Visualisierung der notwendigen Information an der Benutzerschnittstelle beschrieben Dabei soll die Informations struktur am Bildschirm an die Struktur des Entscheidungsprozesses angepa t werden 6 3 1 Struktur und Inhalt der Informationsdarstellung Die Benutzerschnittstelle wird visuell durch verschiedene Informationsrahmen Inter facebaukasten Frames strukturiert Folgende Rahmen wurden auf dem Bildschirm plaziert A Zustandsgr en Monitoring Bewertung der Zustandsgr en und Trendverlauf B Me gr en Daten Werte und Bewertungen physiologischer Me gr en Blutdruck Puls LAP C Anamnesedaten des Patienten D The
141. n 4 2 3 1 Entwurf auf einem seperaten Bildschirm Der Entwurfseditor bietet die M glichkeit das Werkzeug auf einem eigenen Bildschirm optisch v llig getrennt vom Entwurf der Benutzerschnittstelle bedienen zu k nnen Der Entwurf kann ebenso auf mehrere Bildschirme verteilt erfolgen Im Men WORKBENCH wird eingestellt welcher Bildschirm jeweils bearbeitet werden soll F r den Entwurf der Benutzerschnittstelle auf separaten Bildschirmen werden jeweils eigenst ndige Prozesse angelegt die durch den Nachrichtenaustausch mit dem Werkzeug sukzessive zu einer eigenst ndigen interaktiven Benutzerschnittstelle aufgebaut werden Die Kommunikation zwischen Editor und Schnittstelle basiert auf Mechanismen der Inter Client Communication von X Windows Die Implemen tierung und das verwendete Protokoll der Kommunikation sind in Nolte 1990 beschrieben 64 4 2 3 3 Modifikation laufender Applikationsprogramme Die Benutzerschnittstelle eines bereits bersetzten und gestarteten Applikations programm kann auch zur Laufzeit durch den Editor weiter modifiziert werden Dazu wird der Editor vorzugsweise auf einem seperaten Bildschirm benutzt Die Modi fikation wird mit denselben Interaktionssequenzen durchgef hrt die beim Neuentwurf auf einem zweiten Bildschirm vorgenommen werden Der Eingriff in das laufende Applikationsprogramm erfolgt wieder mit Hilfe der Inter Client Communication so da das f r den Entwurf festgelegte Kommunikationsp
142. n Bibliothek enth lt die Entwicklungsumgebung ver schiedene Editoren Ein Entwurfseditor unterst tzt das interaktive Erstellen einer Benutzerschnittstelle Die interaktiven Objekte des Interface Baukastens k nnen hnlich wie bei Editoren im CAD Bereich positioniert und modifiziert werden Es entsteht dabei jedoch nicht nur ein Bild der Schnittstelle sondern sofort das interaktive System selbst Der 137 Editor stellt die M glichkeit bereit f r die interaktiv entworfene Schnittstelle den entsprechenden kompilierbaren Quellkode DIC Syntax zu erzeugen Auch bereits kompilierte Programme von Benutzerschnittstellen k nnen zur Laufzeit durch den Editor von einem separaten Bildschirm innerhalb desselben Rechnernetzwerkes aus modifiziert werden Ein Farbeditor CEDI erm glicht die interaktive Manipulation von Farben in einem von 3 Farbenr umen die den drei Verarbeitungsstufen des visuellen Systems entsprechen Der Simultankontrast zweier Farben kann in verschiedenen Infeld Umfeld Situationen beurteilt werden Die Zuordnung von Farbkoordinaten zu einem Bezeichner kann in einer Farbdatenbank abgespeichert werden wodurch diese Farben dann einheitlich von jeder Applikation mit Hilfe des entsprechenden Bezeichners aufgerufen werden k nnen Die bertragbarkeit von Farben wird durch einen genormten Farbenraum CIELAB erm glicht Der farbliche Feinabgleich aller Farben innerhalb einer Applikation kann zur Laufzeit von einem
143. n Bildschirm zur Verf gung steht wurde das interaktive Werkzeug CEDI FT FT Fine Tuning entwickelt CEDI FT ist funktional und geometrisch eine Teilmenge von CEDI und kann einer Bildschirmdarstellung direkt berlagert werden Die Vorgehensweise bei der Farbmanipulation erfolgt dann wie in CEDI durch die drei Werteschieber Bild 4 29 Eine Farbmanipulation kann im RGB oder HSV Farbraum vorgenommen werden Die Farbkoordinaten sowie die aktuell manipulierte Farbadresse werden in einem Textfeld eingeblendet Die Taste Move erm glicht das Verschieben von CEDI FT auf dem Bildschirm um unerw nschte berlagerungen zu vermeiden Die Erfahrung w hrend des Prototypings verschiedener Benutzeroberfl chen zeigte da insbesondere die 2 Bildschirm Konfiguration f r den Feinabgleich effektiv zur Diskussion der Farbgestaltung beitragen konnte Bei der berarbeitung des An sthesie Information Systems AIS konnte der Systemdesigner gemeinsam mit potentiellen Benutzern die farbliche Gestaltung diskutieren und variieren und so eine nach Urteil aller Beteiligten bessere Farbkomposition gefunden werden siehe Abschnitt 4 4 5 Farb Testfeld RGB Werte und Farbadresse Werteschieber Bild 4 29 Bildschirmlayout des Werkzeugs CEDI FT 100 4 4 5 Analytische Bewertung farbiger Bildschirmdarstellungen Die bisher beschriebenen Werkzeugfunktionen unterst tzen die subjektive Beurteilung einer Farbgestaltung Dar ber hinaus wird in di
144. n Teil dieses Fragebogens konnten Sie Begriffe Ihrer eigenen Wahl zuordnen Jetzt wird zu denselben Piktogrammen eine Liste von Begriffen vorgegeben die den Piktogrammen zugeordnet werden Hierf r mu f r jedes Piktogramm die Liste einmal durchgesehen werden Die Kennzahl des Begriff der Ihrer Meinung nach am besten pa t soll unter das entsprechende Piktogramm geschrieben werden Ein Begriff kann mehr als einem Piktogrammen zugeordnet werden Begriffsliste 1 Patientendaten Anamnese 2 Patient Monitoringgr en 3 Therapie 4 Therapiebegr ndung 5 Liste durchgef hrter Therapien 6 Herzfrequenz 7 Intravasalvolumen 8 Gef tonus 9 Herzleistung Kontraktilit t 10 Narkosetiefe 11 steigender Trend 12 Trend unver ndert 13 kardiovaskul res System 14 respiratorisches System 15 Zentralnervensystem 16 Nieren System TEIL III Der letzte Teil Piktogrammen Pr fen Sie zeigt Ihnen eine m gliche Zuordnung von Begriffen und inwieweit Ihnen die Piktogramme charakte ristisch f r die jeweiligen Begriffe erscheinen Kommentieren Sie falls erw nscht diese Zuordnung und Darstellung nicht Gef tonus m gt 4 nicht Herzleistung Kontraktilitat Ir mig Narkosetiefe i nicht PIN Intravasalvolumen nicht Herzfrequenz N nicht Patient Monitoringgr en charakteristisch 3 2 charakteristisch 3 2 charakteristisch 3 2 charakteristisch
145. n und deren aktuellen Trend visuell zu kodieren Dies sind im einzelnen folgende Begriffe Kontraktilit t Vasotonus Intravasalvolumen Herzfrequenz Narkosetiefe Trend fallend Trend steigend Trend konstant Weiterhin sollten Piktogramme den Inhalt von einzelnen Informationsfenstern kenn zeichnen und die vier physiologischen Teilsysteme des Menschen repr sentieren k nnen Monitoringdaten Patientendaten Therapieempfehlung Therapieerkl rung Therapieliste kardiovaskul res System Nierensystem respiratorisches System Zentralnervensystem Zu jedem Begriff wurden zun chst 2 Piktogrammalternativen entwickelt und gemein sam mit zwei rzten verfeinert Eine Abbildung der 32 Piktogramme findet sich im Anhang Im Rahmen einer heuristischen Pilotstudie wurden diese Entw rfe vom medizinischen Personal der Klinik f r An sthesiologie der RWTH bewertet Die Befragung wurde mittels Fragebogen durchgef hrt um m glichst viele Personen in die Bewertung miteinzubeziehen Der Fragebogen wurde bei eigener Anwesenheit mit den Teilnehmern n 30 in deren Arbeitsumfeld OP ausgef llt so da das Problem Diese rzte waren aufgrund langj hriger Zusammenarbeit zwischen dem Helmholtz Institut f r Biomedizinische Technik Direktor Prof Dr rer nat G Rau und der Klinik f r An sthesiologie Direktor Prof Dr med G Kalff mit dem Konzept des AES 2 vertraut FT eines geringen R cklaufs von Frageb gen umgangen wurde und gleichz
146. nal Conference Westbury House 285 294 Floyd Ch 1984 A Systematic Look at Prototyping In R Budde K Kuhlenkamp Approaches to Prototyping Springer Verlag Floyd Ch Keil R 1984 Integrative Systementwicklung BMFT Forschungsbericht DV 84 003 Floyd Ch 1987 STEPS Eine Orientierung der Softwaretechnik auf sozialvertr gliche Technikgestaltung In W Sch npflug M Wittstock Software Ergonomie 87 Teubner Verlag 500 503 Foley D J van Dam A 1982 Fundamentals of Interactive Computer Graphics Addison Wesley Publishing Foley J Wallace V Chan P 1984 The Human Factors of Computer Graphics Interaction Techniques IEEE Computer Graphics amp Applications November 1984 13 48 Foley J D 1987 Interfaces for Advanced Computing Scientific American Oct 1987 127 135 Fukuzumi S and Hayashi Y 1989 Luminance and Stimulus Purity of VDT Display Color in Terms of Readability Int Journal of Human Computer Interaction Vol 1 Nr 2 Ablex Publishing Gettys J Newman R Scheifler R 1988 Xlib C Language X Interface MIT MA Gravenstein J 1982 As for pilots instruments important Eng Med Biol 1 1 23 25 142 Green M 1984 Report on Dialogue Specification Tools Computer Graphics Forum 3 305 313 Green M 1985 The University of Alberta User Interface Management System ACM Siggraph Vol 19 No 3 205 213 Grimm Haller Sybre Rudolf 1983 Bildschirme in der ProzeB
147. nd nicht mit dem System als Einheit Es wird stets eine visuelle R ckkopplung der Manipulation an den Objekten dargeboten Die Ber cksichtigung eines grafischen Feedbacks bei einer Interaktion ndert die Beziehung zwischen den Ebenen des Seeheim Modells die Dialogebene kann 26 nicht mehr als Vermittler zwischen Darstellungs und Applikationsebene gesehen werden Bild 3 2b a Application Layer a S Presentation Application Layer Layer RB Event Manager Dialogue Manager Bild 3 2 a Seeheim Modell einer Benutzerschnittstelle b Modell eines direkt manipulativen Informationssystems Im Unterschied zum Seeheim Modell wird f r den in dieser Arbeit entwickelten Interfacebaukasten die Dialogkomponente aufgespalten sie besteht aus einem Interaktionsmanagement f r den elementaren Dialog auf der Ebene von Eingabe ereignissen eines Objekts und einem komplexen Dialog der das Zusammenwirken von Interaktionsobjekten untereinander beschreibt Der elementare Dialog beruht auf dem Event Modell Green 1984 d h der Informationsaustausch erfolgt auf der Basis von Ereignissen die von Eingabeger ten generiert werden Diese Ereignisse werden von einem Interaktionsmanagement in die fest definierte Datenstruktur eines input token vorverarbeitet und in dieser Form an ein Interaktionsobjekt gesendet das als Empf nger des input token zu einer Reaktion veranla t wird Diese Reaktion ist in 27 jedem Interaktio
148. ner entsprechenden Graphikkarte bereits ber einen Farbumfang von 16 7 Millionen Farben Der Apple Mac II bietet ein Werkzeug zur interaktiven Farbauswahl es nutzt den HSV Farbraum zur Visualisierung des Farbangebots mittels eines Farbrades und einem Rollbalken f r die Helligkeitswahl Eine Normierung der Farbwerte oder eine Farb Datenbank sind nicht vorgesehen Die Farbauswahl bezieht sich immer nur auf eine isolierte Farbe die dann z B f r die Hervorhebung aktivierter Elemente oder den Bildschirmhintergrund vergeben wird Der Einsatz dieses Werkzeug innerhalb eines Anwenderprogramms kann nur durch umfangreiche Programmierarbeiten erreicht werden Kaster et al 1985 entwickelten ein Werkzeug zur interaktiven Manipulation von Bildschirmdarstellungen das auf einem zweiten Bildschirm separat bedient wird Dort wird mit einem genormten Farbenraum dem gleichabst ndigen CIELUV gearbeitet Das Werkzeug wurde speziell f r die farbliche Gestaltung von computergespeicherten Landkarten entwickelt und beschr nkt sich daher auf die Farbmanipulation von 6 kartographischen Elementen Wasser Stadt etc Dieses Werkzeug ist eng auf die kartographische Farbgestaltung zugeschnitten und daher f r andere Applikationen in dieser Form nicht einsetzbar Die genannten Werkzeuge k nnen nicht die aufgestellten Anforderungen die f r ein iteratives Vorgehen bei der Farbgestaltung notwendig sind erf llen Daher wurde ein neues Werkzeug entwickelt das all
149. ng hingegen ist mit einem Informationsverlust gegen ber einer getrennten Anzeige zu rechnen da genaues Ablesen von Werten auf getrennten Anzeigen leichter m glich ist Wickens 1984 Integrierte Anzeigen mit orthogonaler Kodierung sind geeignet wenn lediglich ein grober berblick qualitativ ohne exakte Werte ber mehrere Parameter erw nscht ist Auch f r die medizinische Diagnose k nnen diese integrierten Anzeigen von Vorteil sein wenn dadurch die Korrelation verschiedener Werte besser sichtbar wird Beispiele f r integrierte orthogonal kodierte Anzeigen sind das face display Bild 4 4a in dem verschiedene Werte in Gr e und Form von Merkmalen des Gesichts verschl sselt werden Jacob et al 1976 sowie das polar display Bild 4 4b das f r die Parameter berwachung eines Reaktor K hlsystems entworfen wurde Woods et al 1981 Im ersten Beispiel wird die t glich trainierte F higkeit des Menschen ausgenutzt die Mimik seiner Mitmenschen interpretieren zu k nnen bzw bekannten Menschen bestimmte Gesichter zuordnen zu k nnen Im polar display werden F hig keiten der Mustererkennung bzw die Empfindlichkeit der visuellen Wahrnehmung f r Asymmetrien ausgenutzt 55 St rung a 9 b core rcs press startup przr lev cntmt press rv lev rad cntmt lev Ip2 Bild 4 4 a Face Display b Polar Display 4 1 3 Gestaltgesetze Das visuelle System interpretiert eine Darstellung unbewu t nach bestimmten
150. ngegebenen Farborten auftreten wurden diese Angaben me technisch mit Hilfe eines Photometers berpr ft Die von der European Broadcast Union EBU als Norm vorgegebenen Werte werden wie Tabelle 4 2 zeigt nicht exakt von den Monitorherstellen einge halten so da die Matrix in Gleichung 4 10 nicht exakt stimmt Eu Norm Fa ee 4 y os ose ome Tabelle 4 2 Farborte nach EBU Norm und gemessene Werte 92 Die Abweichungen der Phosphorfarborte haben insgesamt jedoch geringere Aus wirkungen als die Unterschiede der R hrenkennlinien b Bestimmung der R hrenkennlinie Der Zusammenhang zwischen Elektronenstrahlstrom und Strahlungsflu der erzeugten Lichtquanten ist streng linear jedoch ist der Zusammenhang zwischen angelegter Spannung und Elektronenstrom exponentiell Die bertragungsfunktionen sind in Bild 4 24 dargestellt Spannung an Elektronen strahlkanone Elektronen strahlstrom emittierte Lichtquanten Bild 4 24 Zusammenhang zwischen Spannung und Lichtquanten Alle rechnerisch ermittelten RGB Werte m ssen also mit 1 gamma potenziert werden um die Nichtlinearit t der Bildr hre auszugleichen Dies entspricht der Vorverzerrung die bei der bertragung eines Fernsehbildes durch die Aufnahmekamera geleistet wird Zur Bestimmung des Gamma Wertes m ssen die Farborte der Phosphore bereits bekannt sein so da die Transformationsmatrix in Gleichung 4 10 festgelegt ist Durch iterati
151. ngssicherheit ist bisher nur f r die Ziffern 0 9 kommerziell verf gbar Jedoch bieten einige sprecher abh ngige Systeme die M glichkeit die Einzelworterkennung quasi sprecherunab h ngig zu betreiben indem ein Referenzmuster ber m glichst viele Sprecher gemittelt wird Die Erkennungssicherheit liegt dann aber niedriger als bei einem individuellen Wortschatztraining Systeme f r kontinuierliche Spracherkennung f hren eine Phonemerkennung durch die anschlie end mit syntaktischem und semantischen Wissen einer bestimmten Landes sprache verkn pft wird Derartige Systeme sind so komplex da sie bislang nur in Forschungslabors erprobt werden F r die ausf hrliche Beschreibung von technischen Grundlagen und Verfahren wird auf Sickert 1984 verwiesen 111 5 2 2 Wortschatzentwurf Training und Erkennungsbetrieb F r eine sprecherabh ngige Einzelworterkennung m ssen die im folgenden vorge stellten Phasen Wortschatzentwurf Wortschatztraining Wortschatztest und Erken nungsbetrieb genauer betrachtet werden 5 2 2 1 Wortschatzentwurf Die W rter eines Erkennungswortschatzes sollen so gew hlt werden da sie mit dem Vokabular des Benutzers bzw der Benutzergruppe kompatibel sind d h auch Fach ausdr cke oder sog Laborjargon m ssen ber cksichtigt werden Diese Forderung kann durch eine Benutzerpartizipation in der Entwurfsphase erreicht werden Die Worte eines Wortschatzes sollen das Kriterium der phonetischen Untersch
152. ning unter Einsatzbedingungen nicht Laborbedingungen stattfindet k nnen die Einfl sse von Umgebungsger uschen und Stre besser ber ck sichtigt werden 5 2 2 3 Wortschatztest W hrend des Wortschatztest sind noch keine Funktionen an die Befehle angebunden d h er dient prim r der Bestimmung der Erkennungsrate Im Testbetrieb kann der Benutzer in beliebiger Reihenfolge W rter sprechen und dann die Reaktion des Systems als richtig zur ckgewiesen das System zeigte keine Reaktion oder verwechselt mit Nr x dokumentieren Am Ende des Testbetriebs erh lt der Benutzer eine Statistik in Form einer Tabelle aus der die Schw chen des Wortschatzes ablesbar sind Bild 5 6 Einige Spracherkennungssysteme liefern zus tzlich den Kennwert der berein stimmung mit dem erkannten Wort und eine Liste der ebenfalls sehr nahe an diesem 113 Kennwert heranreichenden W rter Im Anschlu an den Testbetrieb mu bei einer Nichterkennung Falschriickweisung eines Wortes dieses Wort erneut trainiert werden bei einer Falscherkennung d h einer Verwechslung mit einem anderen Wort mu wenigstens eines der beiden W rter modifiziert und neu trainiert werden Die Modifikation kann in der nderung der Betonung liegen bei mehrsilbigen Worten eine Worterweiterung bei kurzen Worten oder die Wahl eines Synonyms sein Richtig erkannt 30 mal Wort Alpha Falsch erkannt 3 mal Zur ckgewiesen 5 mal November Papa oooo0o o
153. nsobjekt vollst ndig verkapselt eine R ckmeldung Handshake an das Interaktionsmanagement ist nicht erforderlich Dadurch wird erreicht da Infor mationsdarstellung und Interaktion auf der Ebene einzelner Interaktionsobjekte inte griert sind Ein Interaktionsobjekt kann also aufgrund der eigenst ndigen Interaktiv t als Dialogzelle ten Hagen 1985 betrachtet werden Der komplexe Dialog d h eine die einzelnen Objekte verkn pfende Interaktionssequenz wird dann von einem Dialogmanager verwaltet 3 2 Struktur des Interfacebaukastens Ausgehend von den Anforderungen an direkt manipulative Benutzerschnittstellen werden folgende drei Gruppen von Objekten unterschieden Interaktionsobjekte Pr sentationsobjekte Interaktionsmanagementobjekte Eventverwaltung Interaktionsobjekte reagieren auf Benutzereingaben w hrend Pr sentationsobjekte ausschlie lich der Darstellung von Information dienen Die Klasse der Interaktions managementobjekte nimmt eine synchronisierte Verarbeitung aller Eingabeereignisse zu input token vor die durch Interaktion an unterschiedlichen physikalischen Ger ten multimodal erzeugt werden 3 2 1 Interaktionsobjekte Die Struktur von komplexen Systemen kann durch Abstraktion bzw Verfeinerung auf verschiedenen Komplexit tsstufen betrachtet werden Dabei wird eine hierarchische Strukturierung geschaffen die f r das kognitive Probleml severhalten des Menschen geeignet ist Aus der Psychologie ist
154. nstruktors zu bearbeiten und andere Teilaufgaben w hrenddessen durch leere Konstruktoren black boxes zu vertreten Top Down Vorgehen Ebensogut k nnen zun chst verschiedene Teilaufgaben unabh ngig voneinander bearbeitet werden und dann sp ter zusammengef gt werden Bottom Up Vorgehen Beide Methoden werden in der Systementwicklung eingesetzt wobei die gew hlte Methode von den Randbedingungen eines Projekts abh ngt Definition der Klasse Element Ein Element kann 3 verschiedene Aktivierungszust nde annehmen deren m gliche Zustands berg nge Transitionen durch einen Zustandsautomaten beschrieben werden Abschnitt 3 2 1 2 Es wird festgelegt welche Interaktionsmodi Maus Ber hr eingabe f r ein Element jeweils zugelassen werden Die Anbindung applikations spezifischer Funktionen ist in jedem Element als Slot vorbereitet so da bestimmte Transitionen mit dem Aufruf dieser Funktionen gekoppelt werden k nnen 2 1 2 Herleitun Zustan n Die Interaktionsobjekte einer Schnittstelle sollen Eigenschaften aufweisen die einer Anwendungswelt soweit wie m glich entsprechen Im realen Arbeitsumfeld k nnen bestimmte Objekte in beliebiger Reihenfolge bearbeitet werden einige befinden sich bereits in der Bearbeitung und auf andere kann momentan nicht zugegriffen werden Diese Sicht spiegelt sich in der Definition von drei charakteristischen Zust nden wider 30 Klocke 1985 die nachfolgend mit standby active und lo
155. nteraktionsobjekt jeden der vier Eingabemodi Maus Tastatur Ber hr und Spracheingabe benutzen Das Eingabealphabet eines Werteschiebers im Zustand active bestehe z B aus dem Bewegen des Mauszeigers oder dem Loslassen der gedr ckten Maustaste a userInput move t isactive ay userInput release t deactivated Eine applikationsspezifische Reaktion des Werteschiebers w hrend des Bewegens wird in der Funktion isfunc definiert Es kann an jedes Interaktionselement eine individuell angepaBte Funktion func isfunc und oder undo mitangebunden werden Durch den so definierten Automaten wurde erreicht da der elementare Dialog infolge von Benutzereingaben von jedem Interaktionselement intern verwaltet werden kann ohne da zus tzliche externe Kontrollmechanismen geschaffen werden mu ten 32 3 2 1 3 Beschreibung der Unterklassen Die in dieser Arbeit definierten und geschaffenen Unterklassen von Element und Constructor Bild 3 7 werden im folgenden kurz vorgestellt Interactor Bild 3 7 Objekthierarchie der Interaktionsobjekte Key virtuelle Taste die mit Text oder einem Piktogramm beschriftet werden kann Slider analoger Werteschieber in horizontaler oder vertikaler Lage mit einstellbarer Skalierung Menu Pulldown Men leiste mit der M glichkeit f r angebundene Submen s StringPanel alphanumerische Eingabezeile die durch Tastatur oder Spracheingabe belegt werden kann DataView xy Diagramm zur
156. nterst tzungsfunktionen 1 Reduzierung der Informationsmenge durch Informationsvorverarbeitung filterung und strukturierung 2 Ged chtnisentlastung durch Visualisierung von Information Die Bandbreite des Informationsflusses an der Mensch Maschine Schnittstelle soll durch den Einsatz neuartiger Interaktions und Gestaltungsprinzipien verbessert werden 3 Vereinfachung des Entscheidungsprozesses durch Darbietung vorab bewerteter Alternativen 123 zu_l Die Strukturierung von Information kann durch Abstraktion und Aggregation von Daten erreicht werden Rasmussen 1986 Es entstehen Funktions und Informa tionsebenen die die Ber cksichtigung der unterschiedlichen Relevanz von Daten f r einen Probleml sungsproze durch verschiedene Hierarchiestufen erm glichen Woods 1986 Durch Aggregation werden Informationen geb ndelt so da diese Zusammen fassung in h herwertige Informationseinheiten Chunks dem Entscheidungssuchenden erlaubt trotz der o g Einschr nkungen des Kurzzeitged chtnis eine Vielzahl von Informationen zu ber cksichtigen decision complexity advantage Informations Chunks sind eine M glichkeit die Vielzahl von Me anzeigen zu reduzieren die bei der ein Sensor gt ein Indikator Technik entsteht Die F higkeit eine gro e Anzahl von Informationen durch eine geeignete Struktur auf eine bearbeitbare Gr e zu komprimieren wird als typisches Expertenverhalten bezeichnet Anderson 1981 zu 2 Ne
157. nungsbetrieb 111 5 3 Werkzeug zur Gestaltung von akustischer Ausgabe 114 5 3 1 Kognitive und technische Aspekte 114 5 3 2 Generierung und Speicherung von Sprache Klang 115 5 3 3 Bewertung von akustischen Meldungen 117 5 4 Gestaltungsprinzipien zum Einsatz multimodaler Interaktion 118 6 Gestaltung der Benutzerschnittstelle exemplarisch an einem Entscheidungs unterst tzenden System in der Medizin 121 6 1 Kognitives Verhalten bei der Entscheidungsfindung 122 6 2 Aufgabenanalyse und kognitives Modell 124 6 3 Beschreibung der Benutzerschnittstelle 127 6 3 1 Struktur und Inhalt der Informationsdarstellung 127 6 3 2 Entwurf einer graphischen Erkl rungskomponente 133 7 Zusammenfassung 136 Quellenverzeichnis 139 Anhang A Studie zur Bewertung von Piktogrammen A 1 Anhang A 1 Aufbau des Fragebogens A 1 Anhang A 2 Auswertung der Frageb gen A 10 Anhang B Farbbilder B 1 Die vorliegende Arbeit entstand w hrend meiner T tigkeit als Doktorand in der Forschungsgruppe Ergonomie in der Medizin am Helmholtz Institut f r Biomedi zinische Technik an der Rheinisch Westf lischen Technischen Hochschule Aachen An dieser Stelle m chte ich mich bei allen meinen Kollegen und den Mitarbeitern der Klinik f r An sthesiologie des Klinikums Aachen die mich bei dieser Arbeit unter st tzt haben herzlich bedanken Herrn Univ Prof Dr rer nat G Rau und Herrn Univ Prof Dr med S Effert den Direktoren des Instituts danke ich f r die M glichkeit
158. nur f r kleine Abst nde wobei AE 1 der Wahrnehmungs schwelle entspricht jnd just noticeable difference Der Vergleich gro er Farb differenzen von jeweils 2 Farborten an verschiedenen Stellen des Farbenraumes kann nur als N herung dienen Wei Schwarz Bild 4 23 Farbenraum CIELAB 91 In CIELAB repr sentieren die Koordinaten der Hauptachsen die Rot Gr n a Blau Gelb b und Schwarz Wei L Anteile einer Farbvalenz Die dazugeh rige Farb abstandsformel er ffnet generell die M glichkeit einer quantitativen Beschreibung Ein anderer genormter Farbraum ist der Farbraum nach DIN 6164 er ist in 24 gleichabst ndige Farbstufen mit bis zu 15 S ttigungsstufen eingeteilt Er besitzt eine eindeutige Zuordnung zu den x y Y Koordinaten des CIE 1931 Farbraums die in Tabellen festgehalten ist Ebenso sind das in den USA verbreitete Munsell System Newhall 1943 und das in Schweden genormte NCS Modell natural color system Hard 1969 in Tabellenform festgehalten Diese Farbr ume werden hier nicht n her besprochen da auf Computer Systemen die Farbraumrepr sentation durch ein geschlossenes Gleichungssystem der Tabellenform vorzuziehen ist 4 4 2 4 Kalibrierungsverfahren f r Farbmonitore Die Verwendung eines genormten Farbenraums erfordert die Bestimmung von ger te spezifischen Parametern eines Farbmonitors a Bestimmung der Bildschirmphoshore Da bisweilen fertigungsbedingte Abweichungen von den vom Hersteller a
159. on Rasmussen 1976 genauer analysiert Rasmussen unterscheidet drei charakteristische Verhaltensstufen die gleichzeitig eine Gliederung der kognitiven Anstrengung zwischen Beobachtung und Aktion darstellen auf Fertigkeiten basierendes Verhalten skill based behaviour dies sind quasiautomatisch ausgef hrte Verhaltenssequenzen ohne bewu te Kontrolle z B ge btes Geigespielen Radfahren etc Fehler treten aufgrund einer kurzfristige topographischen Desorientierung auf engl slip regelbasiertes Verhalten rule based behaviour Das Entscheidungsverhalten folgt erlernten wenn dann Regeln oder bekannten Mustern die assoziativ mit einer Situation verkn pft sind Im Gegensatz zu den Fertigkeiten kann dieses Verhalten formuliert werden Fehler treten typischer Weise als Unterlassung auf engl lapses z B die Notwendigkeit zum ffnen eines Ventils war zwar bekannt es wurde aber nicht reagiert wissensbasiertes Verhalten knowledge based behaviour wenn ein Problem nicht mit bekannten Methoden gel st werden kann mu eine Situationsanalyse unter Ber cksichtigung der Zielvorgabe durchgef hrt werden Dabei werden neue Methoden aufgrund des zur Verf gung stehenden Wissens erarbeitet Fehler treten auf wenn gr ere kausale Zusammenh nge nicht oder falsch bekannt sind engl mistake In der Realit t sind die berg nge zwischen diesen Verhaltensstufen situationsabh ngig und in der Regel flie end Die Zeit zwischen der De
160. optimale Kombination von B und Bg_ die zu der Bewer tung empfehlenswert und dezent aber nicht zu bla f hren Bild Nr 3 kann daher durch die heuristisch gefundenen Gleichungen nicht vorhergesagt werden Sie bieten jedoch die M glichkeit nach Ermittlung der Buntheiten eines neuen Entwurfs abzu sch tzen wie ein Benutzer die Kriterien Kl K2 und K3 ungef hr bewerten w rde Zur berpr fung der Ergebnisse wurden die ermittelten Gleichungen auf ein weiteres Farblayout angewendet Neben den 8 Entw rfen in Tab 4 5 wurde auch die Arbeits seite 7 des AIS in der Studie bewertet Diese AIS Arbeitsseite unterscheidet sich in Gr e und Farbanzahl deutlich von der Infusionspumpen Kontrolleinheit es werden 21 verschiedene Farben in einem Bildschirm f llenden Layout verwendet B Bs K1 K2 K3 18 3 13 7 10 8 0 7 0 3 errechnete Werte 1 5 10 4 0 2 Bewertung aus der Studie Tab 4 6 Errechnete und in der Studie ermittelte Bewertung einer AIS Arbeitsseite Die Ergebnisse der Gleichungen 4 14 4 16 liefern die in Tab 4 6 aufgef hrten Werte f r K1 K2 und K3 Im Vergleich mit den in der Studie ermittelten Bewertungen liegen die errechneten gesch tzten Werte tendenziell richtig d h die Ergebnisse der Studie sind mit den genannten Einschr nkungen auch auf neue Entw rfe ber tragbar Gleichzeitig wurde die These best rkt da die Anzahl der Farbt ne keine negative Einflu gr e darstellen mu die Bewertung der
161. ppenrinde eine vollst ndige Repr sentation des Gegenstandes erstellen Photorezeptoren Neuronale Kan le rechte Hirnh lfte 3 Stufe 1 Stufe 2 Stufe 3 Bild 4 19 Drei Stufen Modell der Farbwahrnehmung nach Wyszecki 1986 84 Das vorgestellte Modell der Farbwahrnehmung ist grundlegend fiir die Beschreibung verschiedener Ph nomene des Farbensehens und zur Ableitung einiger qualitativer Prinzipien zur Farbgestaltung e Bei nebeneinanderliegenden Fl chen mit ges ttigtem Rot und Blau kann wegen der unterschiedlichen Wellenl ngen jeweils nur eine der beiden Farben vom Auge fokussiert werden F r Rot ist das Auge weitsichtig d h der Brennpunkt liegt zun chst hinter der Netzhaut und es ist eine zus tzliche Akkomodation n tig die beim Betrachter die Empfindung von N he ausl st Die Wahrnehmung von reinem Blau f hrt dementsprechend zur Empfindung von Ferne Dieser Effekt ist als chromatische Aberration bekannt Derartige Farbkontraste sind zu vermeiden da sie vom Betrachter als unangenehm empfunden werden Die Dichte der blauabsorbierenden Rezeptoren ist in der Fovea centralis also dem Ort der gr ten Sehsch rfe vermindert in den peripheren Sehbereichen jedoch erh ht Die Darstellung von detailierten Formen z B auch Text in blauer Farbe ist daher zu vermeiden Blau eignet sich aus demselben Grund jedoch besonders gut als Hintergrundfarbe Murch 1984 Schwache Helligkeits und Farbkontrast
162. r 109 124 Thompson T 1989 The Next Step Byte March 1989 265 269 Treisman A 1960 Contextual cues in selective listening Quaterly Journal of Experimental Psychology 12 242 248 Treisman A 1986 Properties Parts and Objects In Handbook of Perception and Human Performance Vol II chapter 36 John Wiley Tullis T S 1981 An evaluation of alphanumeric graphic and color information displays Human Factors 23 541 550 Tullis T S 1983 The formatting of alphanumeric displays a review and analysis Human Factors 25 6 657 682 Tullis T S 1988 A System for Evaluating Screen Formats Research and Application in H R Hartson und D Hix eds Advances in Human Computer Interaction Volume 2 Ablex Publishing 214 286 von Helmholtz H 1896 Handbuch der physiologischen Optik 2 Aufl Hamburg Leipzig L Voss van Nes F L 1985 On the use of layout colour and typography on visual display terminals IPO annual progress report 20 110 119 148 VIP 1988 VAPS Virtual Prototyping System Quebec Virtual Prototype Inc v Kries J 1905 Theoretische Studie ber die Umstimmung des Sehorgans Festschrift der Universitat Freiburg Ware C Cowan W 1982 Changes in perceived color due to chromatic interactions Vision Research Vol 22 1353 1362 Wertheimer M 1923 Untersuchungen zur Lehre von der Gestalt II Psychologische Forschung 4 301 350 Wetmore R 1988 MacApp 2 0 ViewEdit Us
163. r Achse die Ansteuerungsspannung der jeweiligen Elektronenstrahlkanone aufgetragen wird Mit einer digitalen Ansteuerung von 8 Bit Aufl sung pro Elektronenstrahl kanone k nnen 16 7 Millionen diskrete Punkte innerhalb des RGB W rfels angesteuert werden Der Mensch kann im gesamten Spektrum sichtbarer Farben etwa 7 Millionen Farben unterscheiden Schmidt 1976 die Aufl sung des Auges innerhalb des RGB Farbraumes ist jedoch so unterschiedlich da es innerhalb des Farbraums Bereiche gibt in denen die Farbaufl sung des Monitors trotz der Zahl von 16 7 Millionen diskreten Punkten der Farbaufl sung des menschlichen Auges unterlegen ist 87 4 4 2 2 Der HSV Farbraum Der HSV Farbraum bezieht sich auf die intuitive Farbwahrnehmung d h auf die dritte in Bild 4 19 dargestellte Wahrnehmungsstufe Im HSV Farbraum H Hue S Satu ration V Value werden Farbton S ttigung und Helligkeit einer Farbe in Zylinder koordinaten beschrieben Foley 1982 Bild 4 21 Der Farbton wird als Winkel zwischen O und 360 Grad interpretiert S ttigung und Helligkeit liegen im Werte bereich 0 1 und werden als Radius und z Wert dargestellt Rot Farbton H Schwarz S ttigung S Bild 4 21 Der HSV Farbraum be gc if R MAX h rco be 2 if G MAX gc rc 4 if B MAX rc MER gc WAS be MAX B d MAX max R G B MIN min R G B d MAX MIN ao V MAX 4 8 88 Die Werte von HSV Koordinaten k nnen durc
164. r wird automatisch die Benutzerf hrung realisiert Ebenfalls durch Voreinstellung default ist diese Taste sensitiv f r Ber hr und Mauseingabe d h diese Taste reagiert auf diese events mit der Transition in den Zustand aktiviert und ndert dann automatisch die Farbkodierung zur Benutzerf hrung 42 Fiir ein erstes Layout in dem nur die geometrische Strukturierung der Benutzer schnittstelle untersucht werden soll ist damit bereits eine ausreichende Kodierung erreicht In Bild 3 15 ist die geometrische Anordnung aller Interaktionsobjekte zu sehen Die insgesamt horizontale Ausrichtung ist optisch einer realen Spritzenpumpe angen hert Stringpanel Frame DataView Slider Key Bild 3 15 Schnittstelle nach Schritt I 3 3 2 2 Schritt II Zur weiteren Charakterisierung der Schnittstelle k nnen nun durch Ausf hrung von Methoden bestimmte Attribute von Interaktionsobjekten gesetzt werden Im n chsten Schritt soll z B eine Beschriftung der Taste vorgenommen werden doseKey setLabel dose pic Die Nachricht setLabel mit dem Argument dose pic bewirkt da die Datei dose pic als Quelldatei einer Bitmapgrafik gelesen wird und das darin definierte Piktogramm zentriert in der Taste erscheint Die Zeile doseKey setLabel Dosis hingegen h tte den genannten Text Dosis als Beschriftung eingesetzt Diese Alter nativen zeigen da dem Anwendungsprogrammierer die Betrachtung der v llig verschiedenen Grafi
165. r Ber hreingaben Der ger tespezifische Anteil wird unabh ngig davon in einem Objekt der physikalischen Ger teebene behandelt Ger tetreiber Folgende Server wurden implementiert Bild 3 12 38 Bild 3 12 Hierarchie der IBIS Server Bertihreingabe Der Server versendet ein oder bei 2 Finger Ber hrung zwei Koordinatenpaare die bereits auf ein Standard Koordinatensystem umgerechnet sind Es kann ein Foliendetektor EloTouch oder ein Infrarot Lichtschrankendetektor HiaTouch angeschlossen werden Spracherkennung Der Server versendet die erkannten W rter als ASCII String Zwei verschiedene Spracherkennungssysteme Macintosch Voice Navigator oder Speech Design k nnen angeschlossen werden Zeitgeber Dieser Server sendet in einem definierten Zeittakt Nachrichtenimpulse mit denen frei definierbare Funktionen getriggert werden k nnen Die Zeitaufl sung kann in Sekunden SecTimer oder Millisekunden TicTimer gew hlt werden Diese M glichkeit macht das Gesamtkonzept nach au en hin offen und damit besonders flexibel Die Ankopplung externer Prozesse oder auch die Animation einer Schnittstelle k nnen durch den Zeitgeber realisiert werden Das multimodale Interaktionsmanagement ist aus der Sicht des Applikations programmierers im Objekt EventController vollst ndig verkapselt Die Nachricht startLoop aktiviert die interne Laufzeitschleife die dann die Gesamtheit aller Interaktionen in jeder Teilschnit
166. r Piktogrammentwicklung Die Planung Durchf hrung und Auswertung einer Bewertungsstudie von Entw rfen kann nach Methoden aus der experimentellen Psychologie erfolgen Hier sind an erster Stelle Rating Experimente zu nennen bzw f r die Wahrnehmung isolierter Reize die Berechnung von ROC Kurven Eine detailierte bersicht ber verschiedene Bewertungsverfahren wird in Meister 1986 gegeben 76 4 3 3 Entwicklung und Bewertung von Piktogrammen Fallstudie Die Verwendung piktografischer Darstellungen in der Medizin ist auf einigen Ger ten bereits ansatzweise zu beobachten jedoch ist ein Trend zur Standardisierung noch nicht erkennbar Die folgende Fallstudie beschreibt die Entwicklung und Bewertung von Piktogrammen f r ein komplexes System zur Patienten berwachung In diesem System war die Visualisierung von Hinweisen zur Entscheidungsunterst tzung eine schwierige Aufgabe so da eine L sung mit Hilfe von Piktogrammen untersucht wurde 4 3 3 1 Zieldefinition und Vorgehensweise Als Beispiel f r die Verwendung von Piktogrammen wird ein Teil der Benutzer oberfl che eines An sthesie Entscheidungs Unterst tzungs Systems beschrieben Das Konzept der Wissensbasis f r das An sthesie Entscheidungs Unterst tzungs System AES 2 beschreiben Schecke et al 1988 Das Gesamtkonzept der Benutzerschnittstelle wird in Kapitel 6 beschrieben F r die Benutzeroberfl che des AES 2 war die Aufgabe zu l sen 5 Zustandsgr en des Patiente
167. rage Verwechselbarkeit 4 Erlernbarkeit und Behaltbarkeit der Piktogramme 5 sthetischer Reiz der Darstellung F r die berpr fung der genannten Qualit tskriterien wurden u a folgende Methoden vorgeschlagen Staufer 1987 1 Wiedererkennungsmethode oder Verst ndnismethode Dem Benutzer werden die Piktogramme einzeln pr sentiert woraufhin dieser einen dazu passenden Begriff nennt 2 Zuordnungsmethode Alle Piktogramme und dazugeh rigen Begriffe werden pr sentiert woraufhin der Benutzer jedem Piktogramm einen der vorgegebenen Begriffe zuordnet 3 Auswahl Antwort Verfahren Es wird ein Begriff genannt und ein Piktogramm gezeigt Der Benutzer entscheidet ob das Piktogramm dem Begriff entspricht Als Me gr en dienen Reaktionszeit und Fehlerrate 4 Lesbarkeitsentfernung Es wird die weiteste Entfernung bestimmt in der der Benutzer die Bedeutung des Piktogramms noch benennen kann 75 Der gesamte Ablauf der Piktogrammentwicklung ist in Bild 4 16 zusammengefaBt Semantische Analyse der Begriffe Interview Arbeitsplatzanalyse Heranziehung bereits existierender Piktogrammme falls vorhanden Produktion von Piktogrammalternativen Entwurf am Bildschirm Modifikation und neue Alternativen Bewertung der Einzelentw rfe intern Evaluation durch Benutzerbefragung Implementation im Prototyp Performancetest genutztes Piktogrammset Bild 4 16 Ablauf eine
168. ragen L Koordinate der Buntheitswert a und b Koordinaten ist innerhalb der grauen Fl che markiert Diese Fl che ist ein horizontaler Schnitt durch den Farbenk rper in H he des aktuellen Helligkeitswertes vgl Bild 4 23 Diese Darstellung wird auch zur interaktiven Manipulation einer Farbe im CIELAB Farbraum benutzt Am unteren Rand des Bildes erscheint ein gleichm ig gestufter Farb bergang zwischen den beiden Farben lineare Abstufung in CIELAB Jede dieser dargestellten Farben kann interaktiv mit der Funktionstaste Pick in als neue Anfangs oder Endfarbe ausgew hlt werden so da derart modifiziert ein neuer Farb bergang fest gelegt und quantifiziert werden kann Diese Interaktionssequenz erleichert das Auffinden einer Farbnuance von der man nur wei da sie zwischen zwei bekannten Farbt nen liegen soll Die dargestellten Farbwerte des Farb bergangs k nnen auch als Einheit ebenso wie einzelne Farbwerte in der Farbdatenbank unter einem Bezeichner abgespeichert oder geladen werden Derart bestimmte Farb berg nge k nnen z B dazu benutzt werden kontinuierliche nderungen in Proze zust nden zu visualisieren 4 4 3 4 Direkte R ckkopplung der interaktiven Farbmanipulati Die interaktive Manipulation einer Farbdarstellung mittels CEDI soll mit einer direkten R ckkopplung dieser Manipulation einhergehen Hierzu wird die indirekte Farbzuweisung mittels einer Farbtabelle genutzt Es wird f r ein Darstellungselement ledi
169. rapieempfehlung Medikament und Dosis E Therapiedokumentation Tabelle der Therapiema nahmen F andere Informationen z B Hinweise auf Routinema nahmen G Identifikation des Teilsystems hier H modynamik Von diesen Informationsrahmen sind nur zwei in jeder Situation unverzichtbar A und F und m ssen daher permanent sichtbar sein Im Unterschied dazu k nnen die anderen Informationsrahmen durch Benutzerinteraktion ge ffnet und geschlossen werden so da der Benutzer seinen Informationsbedarf an die jeweilige Situation anpassen kann Die r umliche Kodierung wurde so gew hlt da jeweils benachbarte Rahmen Informationen enthalten die auch von der Aufgabe her in enger Beziehung zueinander stehen 128 Gewicht 60 Kg Alter 56 J LVEDP 7 8 Blocker O Naue Blutgas Analyse in 5 min Bild 6 4 Bildschirmstruktur des AES 2 6 3 1 1 Zustan en Monitoring A Psychologische Untersuchungen haben ergeben da dem oberen linken Quadranten des Bildschirms die h chste Aufmerksamkeit 40 geschenkt wird Staufer 1987 Die Abweichung der Zustandsgr en vom Normalzustand steht im vorliegenden Ansatz im Mittelpunkt und ist gleichzeitig Ausgangspunkt f r die in Bild 6 3 dargestellte kognitive Sequenz Die 5 Zustandsgr en werden durch Piktogramme visualisiert die in der in Abschnitt 4 3 3 beschriebenen Studie entworfen und bewertet wurden Die quasikontinuierliche Beurteilung der Zugeh rigkeit einer Zustandsgr e z
170. rdet wird Es ist besser einen Satz mittelm iger Piktogramme zu haben als vereinzelt sehr gute und sehr schlechte 74 4 3 2 2 Produktion von Piktogrammentw rfen F r neue Piktogrammentw rfe sind Gestaltungsideen erforderlich die durch folgende Vorgehensweisen gefunden werden k nnen e Verbale Beschreibung des Begriffs semantischer Inhalt eventuell durch Interviews mit den Benutzern Ermittlung des semantischen Umfelds Assoziationen e Beobachtungen im Arbeitsumfeld der Benutzergruppe e Anfertigung und Diskussion von Skizzen Als Ergebnis entstehen erste Entw rfe wobei zu jedem Begriff mindestens 2 Alter nativen zur Verf gung stehen sollten Die Entw rfe k nnen dann zun chst intern von verschiedenen Systementwicklern bewertet und verbessert werden bevor sie dann der Evaluierung durch typische Systembenutzer zugef hrt werden 4 3 2 3 Methoden der Evaluierung von Piktogrammen Eine Evaluierung ist besonders effektiv wenn sie in Zusammenarbeit mit den zuk nftigen Benutzern durchgef hrt wird Folgende Qualit tskriterien k nnen zur Beurteilung herangezogen werden 1 Erkennen ist der Bildinhalt f r den Betrachter erkennbar 2 Interpretieren wird der intendierte Bedeutungsinhalt verstanden d h der richtige Begriff zugeordnet Charakteristik Typikalit t 3 Eindeutigkeit unterscheidet sich ein Piktogramm ausreichend von den anderen Piktogrammen d h kommt nur ein Piktogramm f r einen Begriff in F
171. ren Buntheit auf eine harmonische Farbgestaltung hinweisen Die Daten in Tab 4 4 zeigen weiter da die berarbeitung der Farbgestaltung mit einer Reduzierung der mittleren Buntheit um durchschnittlich 22 einherging Damit wurde in diesem Fall die Vermutung best rkt da geringere S ttigungswerte zu einer besseren Beurteilung f hren und da die Buntheit hierf r eine sinnvolle Kenngr e ist 102 B vortar Systemseite Hauptverteilerseite Patientenseite Konfigurationsseite Mittelwert Tab 4 4 Buntheitswerte des AIS vor und nach der Optimierung 4 4 5 3 Studie zur subjektiven Bewertung farbiger Darstellungen Auf die Ergebnisse des letzten Abschnitts aufbauend wurde eine Studie geplant und durchgef hrt um den Zusammenhang zwischen der Buntheit und der subjektiven Bewertung einer farblichen Gestaltung durch den Benutzer konkreter zu erfassen Der Entwurf fiir die Benutzerschnittstelle der Infusionspumpen Kontrolleinheit aus Kapitel 3 3 wurde hierfiir von verschiedenen Personen farblich gestaltet Insgesamt wurden 8 verschiedene Versionen erstellt davon sind 4 von Designern innen 2 von Arzten innen und 2 vom Entwicklerteam Ingenieure und Informatiker entworfen worden Alle Personen erhielten die Anweisung eine in ihren Augen fiir die Bedienung in einer Intensivstation geeignete farbliche Gestaltung vorzunehmen Fiir die Gestaltung die mit Hilfe von CEDI FT durchgefiihrt wurde gab es kein Zeitlimit Diese Entwiir
172. rkennbar 3 2 sthetik unsympathisch 3 2 Bild schlecht erkennbar 3 2 sthetik unsympathisch 3 2 Bild schlecht erkennbar 3 2 sthetik unsympathisch 3 2 Bild schlecht erkennbar 3 2 sthetik unsympathisch 3 2 Bild schlecht erkennbar 3 2 sthetik unsympathisch 3 2 Bild schlecht erkennbar 3 2 sthetik unsympathisch 3 2 Bild schlecht erkennbar 3 2 sthetik unsympathisch 3 2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 gut erkennbar 2 3 sympathisch 2 3 gut erkennbar 2 3 sympathisch 2 3 gut erkennbar 2 3 sympathisch 2 3 gut erkennbar 2 3 sympathisch 2 3 gut erkennbar 2 3 sympathisch 2 3 gut erkennbar 2 3 sympathisch 2 3 gut erkennbar 2 3 sympathisch 2 3 Bild schlecht erkennbar 3 2 sthetik unsympathisch 3 2 Bild schlecht erkennbar 3 2 sthetik unsympathisch 3 2 Bild schlecht erkennbar 3 2 sthetik unsympathisch 3 2 Bild schlecht erkennbar 3 2 sthetik unsympathisch 3 2 Bild schlecht erkennbar 3 2 sthetik unsympathisch 3 2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 gut erkennbar 2 3 sympathisch 2 3 gut erkennbar 2 3 sympathisch 2 3 gut erkennbar 2 3 sympathisch 2 3 gut erkennbar 2 3 sympathisch 2 3 gut erkennbar 2 3 sympathisch 2 3 TEIL II Im erste
173. rogrammierer vollst ndig von der event Verwaltung innerhalb der Ablaufsteuerung entlastet wird Die folgenden Anforderungen wurden an das Konzept eines Interaktionsmanagers gestellt Eingabeverwaltung nach dem event Modell in einem eigenst ndigen Handler Objekt e Konzentration aller events in einer Ereignisschlange Synchronisation e Aufrechterhaltung der Netzwerkf higkeit Adressierung von Nachrichten an die Empf ngerobjekte Steuerung der event Verwaltung konsistent zu den X Window Standardmechanismen wie z B Focus und Grab z B Maus eingabe z B Ber hr eingabe IBIS Sorver X Protokoll X Protokoll Network Ethernet TCP IP IPC X Protokoll Applikation Bild 3 10 Architektur des Integrationskonzeptes Im L sungskonzept ist die Integration zus tzlicher Eingabekan le Multimodalit t in das X Window Konzept durch zus tzliche Server verwirklicht worden Schr ter 1989 Sogenannte IBIS Server berwachen je einen Eingabekanal und wandeln die dort erhaltenen Daten in ein Format um das zu der X Eventstruktur kompatibel ist X ClientMessages Durch diese Abbildung auf eine X kompatible Datenstruktur wird dann automatisch die Forderung nach Netzwerkf higkeit und Synchronisation in einer X event queue erf llt Bild 3 10 ar Die berwachung und Auswertung der event queue bernimmt der EventController Bild 3 11 Dieses Objekt des Interfacebaukastens ist als Zentrum des Inter
174. rotokoll auch f r diesen Bearbeitungsvorgang verwendet werden kann Die durch den Editor vorgenommenen nderungen werden intern dokumentiert so da auch der den nderungen entsprechende Quellkode erzeugt werden kann 4 2 4 Analyse und Bewertung von geometrischen Anordnungen Die geometrische Anordnung von Informationsgruppen am Bildschirm soll dem Ziel dienen den Benutzer in seinen F higkeiten zur Informationsaufnahme und verar beitung zu unterst tzen um so kurze Reaktionszeiten und eine geringe Fehlerrate zu erreichen Qualitative Richtlinien bez glich dieser Zielsetzung bestehen in Aussagen wie das Format soll gut strukturiert sein der Bildschirm darf nicht berladen sein die Anordnung soll sthetisch ansprechend wirken Diese Aussagen betreffen die subjektive Beurteilung und k nnen nur durch Benutzer befragung ausgewertet werden Quantitativ bestimmbare Faktoren hingegen k nnten schon beim Entwurf die objektive Bewertung des geometrischen Layouts unterst tzen Diese Thematik wurde bislang ausschlie lich am Beispiel von alphanumerischen Displays bearbeitet Tullis 1983 Streveler und Wasserman 1984 Die in diesen Arbeiten untersuchten Faktoren sind 1 R umliche Dichte a global Anzahl der Buchstaben auf dem Bildschirm in Bezug auf die vorhandenen Leerzeichen b lokal Buchstaben zu Leerzeichen Verh ltnis in einer 5 Grad Sehwinkel umfassenden Fl che 2 Anzahl von Informationsgruppen Zeichen die durch w
175. s Objekt individuell mit Attributen belegt Der Quellkode generator rekonstruiert nach dem oben genannten Prinzip die Hierarchie die sich im erzeugten Programmkode in der childOf Beziehung wiederspiegelt vgl Abschnitt 3 3 2 Die Attribute die in Instanzvariablen der Objekte abgelegt sind z B Geometrie werden durch Nachrichten abgefragt Dar ber hinaus legt der Entwurfs editor zus tzliche Listen an in denen die Attribute gespeichert sind die nicht als Instanzvariable verf gbar sind Die Erzeugung von leicht lesbarem Kode erfordert die Vergabe von sinnvollen Variablennamen In Abschnitt 4 2 1 2 wurde bereits die Zuordnung eines Namens f r jedes Objekt angesprochen die neben der rechnerinternen Kennzeichnung auch eine namentliche Identifizierbarkeit erm glicht Diesen Namen kann nun der Quelikode generator f r die Objektvariable benutzen um verst ndlichen Quellkode zu erzeugen Auch die mit diesem Objekt zusammenh ngenden Variablen verwenden diesen Namen so wird z B der Variblenname f r die geometrische Struktur durch den Namen und den Zusatz Size gebildet 4 2 2 2 Beispiel einer Ilkod rierun Die Benutzerschnittstelle der Infusionspumpen Kontrolleinheit Abschnitt 3 3 besitzt eine Teilschnittstelle die eingeblendet wird wenn eine neue Rate eingestellt werden soll Wenn diese Teilschnittstelle interaktiv erzeugt wird bildet der Kodegenerator fiir diesen Teil der Schnittstelle z B folgenden Quellkode id adjustment r
176. signale kommerzieller Monitoring Ger te von An sthesisten als negativ beurteilt wurden Dies ist eine Erkl rung daf r da die akustischen Alarme an diesen Ger ten oft v llig abgestellt werden Als Konsequenz daraus wurde in der Entwicklungsumgebung die M glichkeit geschaffen snd Resources in Form eines Fragebogens interaktiv am Bildschirm zu bewerten Dieser elektronische Fragebogen wurde mit Hilfe von HyperCard Apple 1988 realisiert Bild 5 9 zeigt eine f r die Bewertung einer akustischen Meldung gestaltete Karteikarte W hrend diese Karte ausgef llt wird kann die zu bewertende Meldung durch Anklicken der Sprechblase beliebig oft abgespielt werden Die Versuchsperson klassifiziert die Meldung zun chst als Alarm oder Infor mation Die in der Beurteilung verwendeten Adjektive sind der Mood Adjective Check List entlehnt einem Standardinstrument aus der experimentellen Psychologie das auch von Stanford 1988 eingesetzt wurde 118 3 Beurteilung der Meldungen Klassifikation OA Alarm Information Meldung Nr 1 Beurteilung von 3 energisch nicht energisch unfreundlich freundlich st rend nicht st rend D aggressiv nicht aggressiv erm dend aufmerksam machend it Sam di be ngstigend beruhigend Assoziation Se Oats ee ts gee et cb ae es Bild 5 9 Bewertung eines Sprach Klangmusters nach Standford 1988 Durch Anklicken eines Kreises w hlt die Versuchsperson einen Wert au
177. siologische Teilsysteme Zustandsgr en Informationsfenster und Trenddarstellung vorgestellt A 2 1 Teilnehmer rzte Pflegepersonal PJ Studenten 15 11 4 bis30J 31 40 41 50 m nnlich 21 16 11 3 weiblich 9 Berufsgruppe Altersgruppe Der Mittelwert der Einsch tzung Ich halte Piktogramme f r nicht sinnvoll sinnvoll 1 87 A 2 2 Piktogramme physiologischer Teilsysteme Die Markierung der t Werte durch Sterne kennzeichnet das Signifikanzniveau f r die Hypothese da die Mittelwerte von zwei Bewertungen verschieden sind gt p lt 0 05 gt p lt 0 01 gt p lt 0 001 Charakteristik 2 1 t 2 56 Erkennbarkeit 0 8 t 2 61 sthetik 0 4 t 2 16 spontan identif 0 70 richtig zugeordnet 0 87 verwechselt mit 9 2 Charakteristik 2 9 t 3 03 Erkennbarkeit 1 6 1 01 sthetik 1 1 t 0 54 spontan identif 0 90 richtig zugeordnet 1 00 verwechselt mit Charakteristik 2 9 t 3 03 Erkennbarkeit 1 7 t 2 60 Asthetik 1 4 t 0 42 spontan identif 0 90 richtig zugeordnet 1 00 verwechselt mit Charakteristik Erkennbarkeit Asthetik spontan identif richtig zugeordnet verwechselt mit A 2 3 Piktogramme der Charakteristik Erkennbarkeit sthetik spontan identif richtig zugeordnet verwechselt mit Charakteristik Erkennbarkeit sthetik spontan identif richtig zugeordnet verwechselt mit Charakteristik Erkennbarkeit sthetik spontan identif richt
178. siologischen Teilsysteme ist eine Taste mit einem entsprechenden Piktogramm vorgesehen Es wird die Taste desjenigen Teilsystems als aktiviert dargestellt auf die sich der Bildschirminhalt bezieht Diese Ma nahme erf llt die Forderung da der Benutzer nie in einem Teilsystem isoliert sein darf Moray 1981 Derzeit existiert zwar nur eine Wissensbasis f r das kardiovaskul re System jedoch ist bereits in dieser Version der Bezug zum Gesamtsystem sichtbar gemacht worden 6 3 2 Entwurf einer graphischen Erkl rungskomponente Im letzten Abschnitt wurde die Darstellung von Information ber den Patientenzustand und die Empfehlung f r die Therapieplanung erl utert Im n chsten Schritt soll nun die wichtige Anforderung erf llt werden die Schlu folgerungen des Expertensystems nachvollziehbar zu machen d h der Benutzer soll die M glichkeit haben sich Klarheit ber die Ursachen f r eine bestimmte Bewertung oder Empfehlung des Systems zu verschaffen F r die Darstellung einer Erkl rungskomponente wurden bisher folgende Formen verwendet 1 Der Text der f r die Schlu folgerung verwendeten Regeln wird dargestellt Klocke 1987 2 Ein Ausschnitt aus dem Entscheidungsbaum wird graphisch dargestellt wobei jedem Zweig eine Regel entspricht 134 Beide Formen erfordern sequentielles Lesen des verwendeten Regelwerkes der Wissensbasis Im Routineeinsatz eines Systems ist f r den Benutzer eine detailierte Betrachtung des Regelw
179. sionspumpen Kontrolleinheit vorgestellt Im folgenden Kapitel wird abschlie end die Gestaltung einer komplexeren Benutzerschnittstelle aus dem Bereich der Patienten berwachung in der An sthesiologie beschrieben 121 6 Gestaltung der Benutzerschnittstelle exemplarisch an einem Entscheidungs unterstiitzenden System in der Medizin Bei der Entwicklung eines Entscheidungs unterstiitzenden Systems werden hohe Anforderungen an die Gestaltung der Benutzerschnittstelle gestellt weil dem Benutzer bei diesen Systemen sehr komplexe Zusammenh nge in verdichteter Form veranschau licht werden miissen Im medizinischen Bereich kann die Motivation fiir ein Experten system wie folgt zusammengefa t werden Haux 1987 e die Genauigkeit der klinischen Diagnose zu erh hen die Zuverl ssigkeit der Diagnose zu verbessern die Effizienz von Untersuchungen und Therapien zu verbessern und e das Verst ndnis der Struktur medizinischen Wissens zu erh hen F r den Arzt als Benutzer eines solchen Systems stehen folgende Fragen im Vordergrund e Ist das System wirklich hilfreich sind Routineaufgaben schneller oder schwierige Entscheidungen mit wenig Zeitaufwand besser l sbar e Ist das System zuverl ssig e Ist es leicht zu bedienen die Antwortzeit kurz Hilft es ohne bestimmend zu sein e Kann es Empfehlungen rechtfertigen so da man auch f r sich alleine entscheiden kann Die Benutzerschnittstelle soll entsprechend einem s
180. sogar boykottiert Zusammenfassend kann festgestellt werden da die Anforderungen an die schnelle und einfache Handhabung sowie leichte Erlernbarkeit in der Medizin oft h her sind als in anderen Bereichen der Proze berwachung Ein L sungsansatz fiir die Entwicklung neuer Systeme in der Medizin ist die Integration von Informationsdarstellung und Interaktion auf einem ber hrempfind lichen Farbdisplay Rau 1979 Bei der Gestaltung soll der Arzt als Benutzer soweit einbezogen werden da er nicht nur sich das mal ansieht sondern Benutzerbeteili gung intensiv in allen Phasen eines Projekts verwirklicht wird In der Zusammenarbeit von Ingenieuren und Medizinern m ssen zwei Diskrepanzen berbr ckt werden Ingenieure und Mediziner verwenden unterschiedliche Fachsprachen e die Formulierung und Diskussion von Problemen erfolgt auf unterschiedlichen Abstraktionsebenen Infolgedessen sind Spezifikationsverfahren wie sie in den Ingenieurwissenschaften als Pflichtenheft oder formale Sprache angewandt werden nicht unmittelbar einsetzbar 1 2 Aspekte der Systemergonomie Die Systemergonomie befa t sich mit der Analyse Synthese und Bewertung eines Mensch Maschine Systems mit dem Ziel die Leistung dieses Gesamtsystems zu optimieren D ring 1986 Die Aufgabenteilung zwischen Mensch und Maschine soll die F higkeiten des Menschen und die M glichkeiten einer Maschine optimal kombinieren Die Eignung des Menschen bzw eines Computers wird
181. ssicherung NTG Schrift 12 51 VDE Verlag Nelson R 1981 The design of advertising Brown Company Publishers Neuser R 1987 Nutzergerechte Ausgestaltung von Software durch Prototyping Diplomarbeit Inst f Arbeitswissenschaft RWTH Aachen 145 Newhall S M Nickerson D Judd D B 1943 Final report of the O S A subcommittee on the spacing of the Munsell colors J opt Soc Amer 33 385 418 Nolte E 1990 Entwurf und Implementierung eines graphischen Editors zum Aufbau interaktiver Benutzerschnittstellen Diplomarbeit am Helmholtz Institut RWTH Aachen Norman D Bobrow D 1975 On data limited and resource limited processing Journal of Cognitive Psychology 7 44 60 Norman D Draper S Bannon L 1986 Glossery In D Norman S Draper Ed User Centered System Design Hillsdale NJ Lawrence Erlbaum Ass Norman D 1986 New Views of Information Processing Implications for Intelligent Decision Support Systems In Hollnagel E Mancini G Woods D D Intelligent Decision Support in Process Enviroments Springer Verlag Nye A 1988 Xlib Programming Manual O Reilly amp Associates Inc Olsen D Dempsey E 1983 SYNGRAPH A Graphic User Interface Generator Computer Graphics 17 3 Oppermann R 1983 Forschungsstand und Perspektiven partizipativer Systemgestaltung Bonn St Augustin Bericht Nr 140 der Gesellschaft fiir Mathematik und Datenverarbeitung GMD Parnas D 1972 On the Cr
182. st ndige Spezifikation schon zu Beginn ermittelt werden kann und dann festgeschrieben bleibt 2 ein System einmal hergestellt und dann nur noch gewartet aber nicht weiterentwickelt wird 3 umfangreiche Dokumente zur Verst ndigung ber Software zwischen Entwicklern und Benutzern ausreichen Bild 1 1 Statisches Phasenmodell nach Boehm 1976 Diese Annahmen werden heute wegen ihrer Starrheit in Frage gestellt oder f r falsch gehalten Floyd 1984 zu_1 W hrend des Entwicklungsprozesses k nnen Ver nderungen in den Anfor derungen der Arbeitsaufgabe oder im Leistungsumfang verf gbarer Hardware und den Software technischen Grundlagen auftreten Daher mu eine Modifikation oder Anpassung der Software leicht m glich sein zu 2 Bereits Anfang der 80er Jahre wurde erkannt da die Annahme in sich abgeschlossener Phasen f r die Softwareentwicklung nicht angemessen ist No matter where you are in the system life cycle the system will change and the desire to change it will persist throughout the life cycle Bersoff 1980 zu_3 Bei Systemen mit interaktiver Mensch Maschine Schnittstelle sind Dokumente f r die Verst ndigung Spezifikation unzureichend weil e die Anforderungen zu Beginn nicht exakt erfa bar sind e keine formale Spezifikationssprache angewendet werden kann weil diese vom nichttechnischen Benutzer in der Regel nicht verstanden wird Harker 1987 e Expertenwissen der Benutzergruppe Expertenbeteiligung miteinbe
183. stem und Hostrechner Diplomarbeit Helmholtz Institut RWTH Aachen Hofstetter H 1985 Psychologische Probleme und Verfahren bei der Softwareentwicklung in SWT 5 Heft 2 63 72 HP 1989 HP Widget User Manual 143 H bner W Lux Miilders G Muth M 1987 THESEUS Die Benutzeroberfl che der UNIBASE Softwareentwicklungsumgebung Springer Verlag Hutchin E Hollan J Norman D 1986 Direct Manipulation Interfaces in D Norman und S Draper User Centered System Design Lawrence Erlbaum 87 124 Jacob R Egeth H Bevon W 1976 The face as a data display Human factors 18 189 200 Jameson D Hurvich L M 1972 Visual Psychophysics Handbook of Sensory Physiology Band VII 4 Springer Verlag Kaster J Kraiss K F Ktittelwesch H 1985 Ein Verfahren zur grafisch interaktiven Definition von Farbvalenzen in Software Ergonomie 85 H J Bullinger Ed Kessel C J Wickens C D 1982 The transfer of failure detection skills between monitoring and controlling dynamic systems Human Factors 24 49 60 Klocke H 1985 Entwicklung einer Mensch Rechner Schnittstelle fiir ein An sthesie Informationssystem unter Ber cksichtigung ergonomischer Gesichtspunkte Angewandte Informatik No 5 197 208 Klocke H 1987 Konzeptentwicklung und Realisierung eines Informationssystems zur Dokumentation berwachung und Entscheidungsunterst tzung w hrend der An sthesie Dissertation RWTH Aachen Kopala
184. te Helligkeit erhalten der Zustand aktivierbar sollte einen helleren und ges ttigteren Farbton erhalten als der Zustand nicht aktivierbar Die Eigenschaften der Farbr ume HSV und CIELAB erm g lichten es den Farbton dieser Zust nde gleich zu w hlen und die S ttigungs und Helligkeitsdifferenz geeignet abzustufen Dadurch bietet die Benutzeroberfl che ein farblich konsistentes Erscheinungsbild Die ermittelten Farbwerte f r die drei Akti vierungszust nde wurden unter den Bezeichnern active standby und locked in die Datenbank eingetragen e Bei der Gestaltung der Benutzeroberfl che eines An sthesie Entscheidungs unterst tzungs Systems AES 2 soll die M glichkeit geschaffen werden sog intelli 98 gente Alarme zu visualisieren Dazu wurde ein kontinuierlicher Farb bergang von einem gr nen Farbton nach Rot bestimmt so da eine zunehmende Abweichung vom Normalzustand durch den wachsenden Rotanteil in einer speziellen Balkengrafik angezeigt wird Die Helligkeit des Farbreizes wird nach Rot hin geringer um auch rotgr nblinden Benutzern mindestens eine zus tzliche Kodierungsdimension zur Verf gung zu stellen Die geschilderten Gestaltungsaufgaben sind durch heuristisches Vorgehen ohne analytische Werkzeuge nur mit gro em Zeitaufwand l sbar 4 4 4 2 Farbliche Feinabstimmung einer Applikation Die Erfahrung beim praktischen Arbeiten mit CEDI hat gezeigt da sich zun chst die Farbauswahl f r bestimmte Infel
185. tehen 1 1 Besondere Merkmale des medizinischen Umfelds Die Zunahme der Komplexit t von Instrumenten in der Medizin verl uft in hnlicher Weise wie in Bereichen der Proze berwachung Rau und Trispel 1982 Bernotat und Rau 1980 Auch einzelne Arbeitsaufgaben sind durchaus vergleichbar so beschreibt Gravenstein 1982 die Gemeinsamkeiten der Aufgabe eines An sthesisten bei der operativen Patienten berwachung und der Aufgabe eines Piloten bei der Flugzeug f hrung In beiden Systemen Patient bzw Flugzeug mu eine Vielzahl von Para metern berwacht und gesteuert werden wobei ein Fehler lebensgef hrdend sein kann Die Systemsicherheit steht daher im Vordergrund dieser Systeme Dennoch sind die ergonomischen Anforderungen an die Mensch Maschine Schnittstelle nicht gleich Im medizinischen Umfeld m ssen einige besondere Randbedingungen beachtet werden Rau 1979 die nichttechnisch orientierte T tigkeit des medizinischen Personals e die Versorgung des Patienten steht im Mittelpunkt Ein neu konzipiertes computergest tztes System soll einen direkten Nutzen f r den Patienten z B eine bessere Therapie und oder eine Arbeitserleichterung f r das Personal einbringen Damit die Neueinf hrung eines Systems vom Personal mit getragen wird mu zumindest ein Mehraufwand an Arbeit vermieden werden Systeme die einen zus tzlichen Zeitbedarf durch die Bedienung hervorrufen werden in der Regel auf Dauer nicht akzeptiert eventuell
186. tektion einer Abweichung und Ausf hrung einer Aktion ist umgekehrt proportional zur Vertrautheit oder Klarheit einer Situation W hrend der Neuling eine vollst ndige Analyse der Situation durch f hren mu kann der Experte sofort nach einem Alarm die geeignete Gegenma nahme ergreifen Es ist daher sinnvoll dem Benutzer die M glichkeit zu geben w hrend der berwachung alle 3 kognitiven Stufen benutzen zu k nnen und auf jeder Stufe entsprechend angepa te Informationen zu erhalten auch der Experte ben tigt unter bestimmten Bedingungen Informationen die prim r f r einen Neuling bestimmt sind 6 2 Aufgabenanalyse und kognitives Modell Der Entwurf der Benutzerschnittstelle des An sthesie Entscheidungs Unterst tzungs systems AES 2 wurde als objektorientierter Systementwurf im evolution ren Prototyping durchgef hrt Die Methode des objektorientierten Designs OOD beruht darauf eine Repr sentation des Problems aus der Realwelt in die Software Dom ne abzubilden Unter Anwendung der objektorientierten Programmierung soll die Beschreibung des Gesamtsystems durch Objekte und Aktionen schrittweise in ein 125 lauff higes Programm umgesetzt werden Diese Methode kann bereits in der Anfor derungsanalyse angesetzt werden indem aus einer verbalen Beschreibung des Gesamt systems eine Objekt Aktion Struktur abgeleitet wird Ausgehend von der Gesamtaufgabe der Uberwachung des Patientenzustands wird das System Patient hier
187. tem IBIS hingegen unterst tzt auch den Entwurf von Mehrbildschirm systemen innerhalb eines Netzwerkes 47 3 4 3 Portabilitat Die Portabilit t kann durch Verwendung von Standards in der Hardware und Software erreicht werden Der Interfacebaukasten benutzt folgende z T de facto Standards Betriebssystem UNIX Programmiersprache C unter UNIX Graphiksystem X Windows Version 11 3 Die Erweiterungen zur akustischen Ein Ausgabe sind hardwareabh ngig Keine der objektorientierten Sprachen hat sich bislang als Standard durchgesetzt Die im Interfacebaukasten verwendete Sprache Objektive C bietet die M glichkeit Quell kode in die Sprache C zu bersetzen dieser C Kode ist dann wieder portabel 3 4 4 Wartbarkeit und Erweiterbarkeit F r den Systemdesigner stellt das UIMS eine Black Box dar in die keine Eingriffe m glich sind Diese Einschr nkung ist sinnvoll da der Systemdesigner nicht notwendigerweise mit Details der Implementierung vertraut sein mu Die Wartung und Erweiterung ist Aufgabe der Entwickler des UIMS Jedes Objekt sollte einem Betreuer zugeteilt werden der alleine berechtigt ist nderungen vorzunehmen Der zus tzliche Aufwand der Wartung eines UIMS wird durch die Einsparung an Wartungsaufwand f r die damit erstellten Programme mehr als ausge glichen in konventioneller Programmierung erfordert jedes erstellte Applikations programm einen programmiererfahrenen Betreuer 3 4 5 Verl lichkeit Die
188. tgeschriebene Anteil bewirkt da bestimmte ergonomische Prinzipien z B Art der Benutzerf hrung einheitlich definiert werden und dadurch die Konsistenz einer Benutzerschnittstelle unterst tzt wird Der modifizierbare Datenanteil besitzt stets eine Voreinstellung sinnvoll gew hlter Defaultwert die den ersten Entwurf stark vereinfacht diese Daten k nnen durch Senden von Nachrichten bei Bedarf applikationsgerecht ver ndert werden Da der Entwickler mit vorgegebenen Nachrichten arbeitet k nnen bestimmte Beziehungen innerhalb der Objektwelt automatisch aufrechterhalten werden sog Constraints Der Entwickler beschreibt deklarativ nicht prozedural die von ihm gew nschten Elemente der Schnittstelle das System selbst sorgt daf r da dabei vereinbarte Constraints aufrecht erhalten werden z B da die Beschriftung einer Taste immer zentriert dargestellt wird Dabei spielen Details der zugrunde liegenden Programmiersprache C bzw des Graphiksystems X Window keine Rolle so da die Sichtweise stets auf die Applikation gerichtet bleiben kann 25 3 1 3 Modell direkt manipulativer Benutzerschnittstellen Fiir eine differenzierte Betrachtungsweise von Mensch Maschine Schnittstellen wurde das in der Form eines Schichtenmodells ausgestaltete IFIP Modell Bild 3 1 entworfen Dzida 1983 Dabei wird jede Benutzerschnittstelle in vier Ebenen unterteilt Die Ein Ausgabeebene behandelt Fragen der Informationsdarstellung und der Eingab
189. tiert werden k nnen Die hierarchische Zerlegung wird zwischen zwei aufeinander folgenden Ebenen durch einen Baum dargestellt und kann sich sowohl auf Objekte als auch auf Aktionen beziehen Da die Zahl der hierarchischen Ebenen variabel ist k nnen auch Systeme hoher Komplexit t durch eine angemessene Anzahl von Ebenen detailliert betrachtet werden In Bild 3 13 sind die Teilaufgaben festgelegt die bei der berwachung und Steuerung einer Infusionspumpe zu erf llen sind Perfusorkontrolleinheit Medikament Ratenverlauf h Rate einstellen aktuelle Rate Ereignisse Stop Alarm Start Stop vorhandenes Volumen St rungen Leeralarmierung Perfusor l uft steht Bild 3 13 Aufgabenstruktur f r die Kontrolle einer Infusionspumpe Perfusor 40 Mit Hilfe des Interfacebaukastens ist es nun m glich aus der Aufgabenbeschreibung sukzessive das erste prototypische Labormuster abzuleiten Dabei wird im Gegensatz zu Phasenmodellen ein flie ender bergang von Spezifikation Entwurf und Implementierung verwirklicht Die Implementierung erfolgt in 5 Schritten die jeweils eine bestimmte unterschiedliche Sichtweise auf die Mensch Maschine Schnittstelle wiedergeben Bild 3 14 Auswahl von Interaktionsobjekten und Festlegung der geometrischen Struktur Anpassung der Objektmerkmale Darstellungs und Interaktionsmodi Vervollst ndigung der Darstellung durch Pr sentations objekte Beschriftungen Piktogramme etc Defini
190. tion des komplexen Dialogs Dialogmanagement y Einbinden der Datenmanagement Funktionen i Applikationsspezifische Funktionalit t Bild 3 14 Vorgehensweise bei der Implementierung Wenn diese Schritte im Quellkode nacheinander jeweils f r alle Objekte einer Schnittstelle implementiert werden ist dies ein Top Down Entwurf Es k nnen jedoch auch jeweils f r jedes Objekt alle Schritte zusammengefa t werden und zunehmend mehr Objekte derart aneinander gereiht werden Bottom Up Entwurf Nachfolgend werden diese verschiedenen Schritte anhand des Beispiels erl utert 3 3 2 Abfolge der Implementierung Zur Bearbeitung der in Bild 3 13 veranschaulichten drei Teilaufgaben m ssen zun chst Interaktionselemente ausgew hlt und in einer geeigneten Geometrie angeordnet werden Folgende Elemente werden gew hlt Zustands berwachung alphanumerische EingabelAnzeige von aktuellem Medikament und eingestellter Rate StringPanel Text Anzeige des vorhandenen Volumens als Wertechieber Slider Anzeigen von St rungen und Alarmen durch Piktogramme Icon 41 Langzeit berwachung Kurvendiagramm mit Markierungen f r Ereignisse DataView Elemente der Steuerung Start Stop durch Taste Key Rate steuern Dosis Anwahl durch Taste Key dieser Taste untergeordnet werden Dosis Einstellung durch Werteschieber und Enter Taste Slider Key Die aufgabenbezogene Vorgehensweise kann durch Einsatz der Baukastenobjekte in einer obje
191. tion zug nglich ist Die Struktur der Hierarchie ist in Bild 3 8 dargestellt PaintObject Bild 3 8 Objekthierarchie der PaintObjects Jedes PaintObject wird ebenso wie Element einer Teilschnittstelle zugeordnet Die Darstellung erfolgt abh ngig vom Zustand der Teilschnittstelle ebenfalls polymorph durch die Nachricht display die f r jedes Objekt individuell definiert ist Die Pr sentation von akustischer Information wird mit Hilfe des Objekts Speaker durchgef hrt Es erm glicht die Verbindung mit einem Sprachausgabeger t das digitalisierte W rter und Wortketten oder synthetisch generierte Ger usche ausgibt Die Erstellung von akustischen Signalen ist im Abschnitt 5 3 Werkzeug zur Gestaltung akustischer Ausgabe n her beschrieben 3 2 3 Management multimodaler Interaktion 3 2 3 1 Modelle zur Beschreibung interaktiver Schnittstellen Das Interaktionsmanagement einer Benutzerschnittstelle erfordert die Beschreibung durch ein zugrunde liegendes Modell Derzeit werden vorwiegend drei Modelle verwendet Beschreibung durch Zustands bergangs Diagramme Beschreibung durch kontext freie Grammatiken e Beschreibung durch das event Modell Zustands bergangs Diagramme beschreiben eine Schnittstelle als Verbund von Zust nden Knoten die durch berg nge B gen ineinander berf hrt werden 34 k nnen Die Schnittstelle befindet sich immer in genau einem definierten Zustand der nur durch bestimmte
192. tstelle automatisch verwaltet und somit die komplexe Ablaufsteuerung vollst ndig realisiert Der Programmkode erh lt dadurch eine Struktur die einfacher und schneller implementiert und leichter gewartet werden kann 39 3 3 Anwendungsbeispiel Entwurf und Implementierung einer Benutzerschnittstelle f r eine Infusionspumpen Kontrolleinheit Die Gestaltung einer Benutzerschnittstelle f r eine konkrete Aufgabe wird nun zur berpr fung der Leistungsf higkeit des Konzeptes des Interfacebaukastens IBIS vorgestellt Am Beispiel der Gestaltung einer Kontrolleinheit f r eine Infusions pumpe soll gezeigt werden wie methodisch und durch Verwendung der Bausteine eine von der Aufgabenanalyse ber die Spezifikation bis hin zur Implementierung durch g ngig aufgabenbezogene Sichtweise die Entwicklung einer neuen Benutzerschnittstelle vereinfacht Eine wesentliche Unterst tzung bietet dabei die im Interfacebaukasten festgelegte Implementierungssprache DIC Deskriptiver Interface Code 3 3 1 Aufgabenanalyse Gemeinsam mit dem Benutzer wird zun chst aus der Aufgabenanalyse heraus eine schematische Spezifikation angefertigt Aus Benutzersicht ist dies eine Beschreibung seiner Aufgabe aus Sicht des Systementwicklers ein erster Ansatz f r die Struktur der Implementation Eine hierarchische Strukturierung f hrt zur bersichtlichen Darstellung von Teil systemen deren Komponenten von Benutzer und Entwickler auf jeder gew nschten Ebene disku
193. u den Zust nden normal unter normal oder ber normal wird durch Anwendung der Fuzzy Set Theorie vorge nommen Eine geeignete Form der Darstellung der Bewertung der Zustandsgr en sollte die kognitive Anstrengung w hrend des Monitoring vermindern Es wurde eine redundante Farb und Formkodierung gew hlt da eine Kode Kombination aus Farbe und Gr e die k rzeste Suchzeit verspricht Chase 1986 Abweichungen vom Normalzustand werden als horizontale Balken dargestellt die neben dem jeweiligen Piktogramm erscheinen Ausgehend von einer Mittellinie werden nach links Zust nde unter normal und nach rechts Zust nde ber normal dargestellt 129 Proportional zum Grad der Abweichung wird die L nge des Balkens vergr ert w hrend gleichzeitig die Farbe dieser Balken von einem gr nlichen Farbton bis hin zu Rot ver ndert wird siehe Abschnitt 4 4 4 Durch diese Zuordnung wird ein vertikales Profil ausgepr gt das die menschliche F higkeit zur Erkennung von Bildmustern effektiver nutzen kann Bertin 1982 stellte fest da in der Senkrechten variierende Profile besser im Ged chtnis gespeichert werden als solche die in der Waagerechten variieren Nach einer gewissen Trainingszeit kann durch diese visuelle Unterst tzung auch der komplexe Vorgang der Entscheidungsfindung auf einer eher intuitiven Ebene unterst tzt werden Mustererkennung spielt eine entscheidende Rolle in der Diagnose findung da in effektiver Weise vertraute S
194. uation of a set of graphic symbols Applied Ergonomics 14 43 54 Anhang A Studie zur Bewertung von Piktogrammen A 1 Aufbau des Fragebogens Bewertung von Piktogrammen im medizinischen Bereich FRAGEBOGEN Piktogramme sind bildhafte Darstellungen von Begriffen oder Sachverhalten Breite Verwendung finden Piktogramme als Wegweiser system von Flughafen oder Bahnhof sowie zur Kennzeichnung von Sportarten aber auch im medizinischen Bereich werden Piktogramme zunehmend verwendet Folgende Vorteile sind dadurch m glich Erkennen eines Begriffs auf einen Blick Allgemeinverst ndlichkeit d h unabh ngig von Landessprache oder Fachfremdworten ben tigen weniger Platz Diese Vorteile k nnen jedoch nur erreicht werden wenn der Entwurf von Piktogrammen sorgf ltig durchgef hrt wird Eine wichtige Phase in diesem Entwurfsvorgang ist die Bewertung von Piktogrammen durch einen ausgew hlten Benutzerkreis Teilnehner GESCHLECHT MUTTERSPRACHE m w deutsch sonstige ALTER bis 30 31 40 41 50 51 60 ber 60 Jahre BERURSGRUPPE Pflegepersonal rzteschaft Student sonstige ARBEIT IN DER KARDIOCHIRURGIE bislang gar nicht unter 1 Jahr l nger als 1 Jahr Bevor der Fragenteil zur Bewertung beginnt sollen Sie Ihre Einstellung zur Verwendung von Piktogrammen im medizinischen Bereich einsch tzen Dazu k nnen Sie eine beliebige Ziffer auf der Skala zwischen 3 und 3 ankreuzen abh ngig davon ob
195. ufer 1987 visueller Code Erkennen von geometrischen Bildelementen Erkennen der Gesamtdarstellung Identifikation der Bedeutung Bild 4 12 Verarbeitungsproze bei Piktogrammen Die Wahrnehmung der Gesamtdarstellung erfolgt meist sehr schnell durch die parallele Verarbeitung in der rechten Hirn Hemisph re Die Prozesse auf semantischer Ebene Identifikation sind hingegen zeitaufwendiger da hierbei verst rkt auf kognitive Ressourcen zugegriffen werden mu Eine Studie von Lees und Farman 1970 zeigte da bildhafte Darstellungen oft als gut erkennbar eingestuft wurden die Bedeutung Semantik jedoch nicht n her beschrieben werden konnte Die semantische Ebene ist aber entscheidend f r die Behaltensleistung diese kognitive Leistung korrespondiert nach einem Modell von Craik und Lockhart 1972 mit der Verarbeitungstiefe d h der Tiefe der semantischen und kognitiven Analyse Die f r Piktogramme relevanten Faktoren sind Einwirkzeit Menge des pr sentierten Materials Bekanntheitsgrad und Kompatibilit t Bedeutungshaltigkeit Die letzten beiden Punkte kennzeichnen die berlegenheit der Piktogramme gegen ber Text weil das kognitive Modell des Betrachters von einem Objekt die gr ere Kompatibilit t und Bedeutungshaltigkeit zu einem Piktogrammen haben kann 2 4 3 1 2 Schwierigkeiten beim Entwurf von Piktogrammen Die Vorteile hinsichtlich der gr eren Kompatibilit t und Bedeutungshaltigke
196. ung des Menschen nach Wickens 1984 Auch hier werden vom Reiz bis zur Reizantwort drei Schritte durchlaufen 1 Reizaufnahme Reizerkennung Stimulus Perzeption 2 Reizanalyse und Auswahl der Antwortreaktion 3 Ausfiihrung einer Reaktion W hrend dieser Verarbeitung wird auf das Ged chtnis und die sogenannten kognitiven Ressourcen zugegriffen die als Basis der Leistungsf higkeit des menschlichen Gehirnes bei der Informationsverarbeitung angesehen werden Diese kognitiven 52 Ressourcen k nnen parallel verschiedenen Prozessen zugeteilt jedoch nicht f r jeden Proze gleich effektiv eingesetzt werden In der Stimulus Central Processing Response Theorie wird erl utert da bestimmte Parameter eine nat rliche Repr sentation besitzen und dadurch mit der kognitiven Verarbeitung kompatibel sind Moses et al 1979 So wird die Gef hrlichkeit eines Stoffes durch Farbe und die Menge durch die Gr e eines Symbols geeignet repr sentiert Wenn genau umgekehrt kodiert wird so steigen Antwortzeit und Fehlerrate deutlich an Ebenso muB die r um liche Kompatibilit t einer Darstellung beachtet werden die die Zusammengeh rigkeit von Anzeigen Eingabeelementen und Sensoren bestimmt Neben dieser Reiz Reaktion Kompatibilit t wird die Verarbeitung von Information durch Beschr nkungen in der Aufmerksamkeit bzw Aufnahme von Signalreizen Perzeption und Beschr nkungen in der Analyse der aufgenommenen Signale z B
197. us die in der Ausgabe O und einem neuen Zustand q resultiert Eingabe Ausgabe O aj Zustand q m a q Transitionen ti E q t aj q Bild 3 5 Endlicher Automat Mealy Automat Bild 3 6 zeigt nun die beschriebenen Zust nde Q locked standby active und deren m gliche berg nge ti Es handelt sich dabei um einen Mealy Automaten da die Ausgabe des Automaten nicht nur vom Ausgangszustand sondern auch von der jeweiligen Transition abh ngt 731 switchOn activated func locked standby oS isfunc switchOff deactivated undo Bild 3 6 Zust nde und Transitionen des Zustandsautomaten Die Transitionen switchOn und switchOff sind systemgesteuert und damit nicht unmittelbare Folge von Benutzerinteraktion Sie gelten sowohl fiir Element als auch fiir Constructor und k nnen aufgrund der Beschreibung des komplexen Dialogs von einem Dialogmanager vorgenommen werden Grunds tzlich hat jede Transition als Ausgabe ein visuelles Feedback Die Transitionen activated isactive und deactivated werden unmittelbar durch Aktionen des Benutzers ausgel st und beschreiben damit den elementaren Dialog mit Interaktions elementen Diese Transitionen k nnen die angebundenen Funktionen func isfunc bzw undo als zus tzliche Ausgabe ausl sen Das Eingabealphabet wird f r jedes Element in einer Liste festgegehalten da ein Element nur an bestimmten Eingaben interessiert ist Grunds tzlich kann ein I
198. us den Ergebnissen der Anforderungsananlyse abgeleitet werden Da evolution res Prototyping als ein Proze ohne definiertes Ende zu verstehen ist mu ein Projekt irgendwann zumindest vor bergehend als fertig erkl rt werden Hierbei orientiert man sich an der dem Projekt zugrundeliegenden Anforderungsanalyse ein Projekt wird als vor bergehend fertig betrachtet solange keine neuen Anforderungen bekannt sind und alle bekannten Anforderungen erf llt sind Sobald neue Anforderungen an eine Version gestellt werden beginnt ein neuer Iterationsschritt Im praktischen Ablauf eines Projekts bedeutet das typischerweise da in regelm igen Projektbesprechungen der Stand und die n chsten Schritte des Projekts protokolliert und zeitlich festgelegt werden um so einen systematischen Informationsaustausch unter den Beteiligten zu f rdern 15 2 2 2 Benutzerbeteiligung Eine wesentliche Zielsetzung im Prototyping ist die Verbesserung der Kommunikation zwischen Systementwicklern und Benutzern Diese Kommunikation beruht auf dem Austausch von Nachrichten die jeweils verschiedene Ebenen enthalten Bild 2 2 Nachricht Sachinhalt Appell Beziehung Selbstoffenbarung Feedback Bild 2 2 Kommunikationsmodell nach Fittkau 1980 Empf nger Die Annahme da eine Projektarbeit nur auf der Sachebene stattfinden k nnte hat in der Vergangenheit Projektfehlschl ge in Millionenh he verursacht Hofstetter 1985 D
199. ven Vergleich zwischen dem aus RGB Werten der Ansteuerung errechneten Farbort unter Annahme eines gamma Wertes und dem tats chlich gemessenen Farbort kann der zun chst gesch tzte Gamma Wert bestimmt werden Abschlie end sind die wichtigsten Eigenschaften der verschiedenen Farbr ume in Tabelle 4 3 zusammengefa t RGB HSV rechnergerechtes Gleichungssystem Rezeptor bezogen Gegenfarben bezogen intuitiv gleichabst ndig genormt Tabelle 4 3 bersicht wichtiger Eigenschaften der Farbr ume 93 4 4 3 Konzept des Farbeditors CEDI In diesem Abschnitt wird das Konzept fiir einen interaktiven Farbeditor aufgestellt der den iterativen Proze der Farbgestaltung unterst tzen soll Aufbauend auf den letzten beiden Abschnitten werden fiir dieses Werkzeug folgende Anforderungen formuliert e interaktive Auswahl und quantitative Bestimmung isolierter Farbreize mit Hilfe geeigneter Farbr ume RGB HSV CIELAB Speicherung von Farbwerten in einer Farbdatenbank e Ber cksichtigung des Simultankontrastes f r verschiedene Formen und Gr en e Einsatzm glichkeit unabh ngig von der Applikation e Portierbarkeit von Farbwerten mit Hilfe eines normierten Farbraums Bevor die Merkmale des Werkzeugs CEDI beschrieben werden wird eine kurze Charakterisierung von anderen bereits eingesetzten Werkzeugen vorgenommen 4 4 3 1 Werkzeuge zur Farbgestaltun Farbt chtige Computer wie etwa der Apple Macintosh II verf gen mit ei
200. vor eine umfassende und aufwendige Implementation beginnt Im Unterschied zum explorativen Prototyping geht diese Vorgehensweise ber die Spezifikationsphase hinaus z B zur Analyse des Laufzeitverhaltens Die experimentellen Implemen tierungen sind wieder als Wegwerf Produkt anzusehen Evolution res Prototyping Evolution r bedeutet hier da eine fortw hrende Anpassung an die sich ndernden Anforderungen ber alle Phasen hinweg ber cksichtigt wird Dabei entstehen Versionen deren Funktionalit t iterativ ansteigt Ein System erreicht normalerweise nie die Phase wo es als fertig angesehen wird es treten lediglich Pausen in der Weiterentwicklung ein w hrend die aktuelle Version als Produkt genutzt wird Alle Phasen des statischen Phasenmodells k nnen immer wieder durchlaufen werden Evolution res Prototyping kann exploratives und experimentelles Prototyping einschlie en jedoch wird die Software von Anfang an so implementiert da zu keinem Zeitpunkt ein Wegwerfen notwendig wird Im Prototyping wird zus tzlich eine horizontale und eine vertikale Vorgehensweise unterschieden horizontal man versucht den gesamten Funktionsumfang eines Systems abzudecken wobei Funktionen nur ansatzweise implementiert werden Das Vorgehen entspricht einem Top Down Entwurf vertikal es wird nur ein kleiner Ausschnitt der Funktionalit t realisiert der aber relativ vollst ndig ist Das Vorgehen entspricht einem Bottom Up Entwurf 1 4 2
201. ware Engineering wenig Beachtung findet Grudin 1987 1 3 Aspekte des Software Engineering Der Begriff des Software Engineering wurde erstmals bei der Garmisch Parten kirchener Nato Konferenz im Jahre 1968 verwendet Heute wird der Begriff von der IEEE wie folgt definiert ein systematischer Ansatz zur Entwicklung Anwendung Wartung und Verbesserung von Software Software Engineering umfa t Verfahren Werkzeuge und Methoden die im Idealfall nicht nur untereinander sondern auch auf eine vorgegebene Problemstellung abgestimmt sind Pressman 1987 Die Disziplin des Software Engineering sollte die damals erkannte und bis heute bestehende Software Krise bew ltigen Die Software Krise wird durch folgende Symptome beschrieben Pressman 1987 dramatische Kostenexplosion bei der Entwicklung von Software gesetzte Zeitpl ne werden fast nie eingehalten e Qualit t umfangreicher Software Systeme ist mangelhaft e mangelnder berblick bei gro en Projekten e Software Entwicklung kann mit der Hardware Entwicklung nicht Schritt halten e Wartungskosten verschlingen einen Gro teil des geplanten finanziellen Etats Als Reaktion auf diese Symptome werden heute Anforderungen an die Qualit t von Software gestellt die nach verschiedenen Merkmalen gegliedert werden k nnen NTG 1986 Portabilit t Eignung des Programms zur bertragung auf unterschiedliche Hardware und oder Softwareumgebungen Zuverl ssigkeit Die Eigensch
202. weniger Sprachmeldungen f hrte jedoch zu einer unnat rlichen Satzmelodie Es bew hrte sich schlie lich ein Kompromi beider Vorgehensweisen Die Worte Die Zuleitung von ist offen und ist abgeklemmt wurden jeweils als Einheit abgelegt Hinzu kamen die 25 Medikamentennamen sowie die beiden Alarmt ne so da insgesamt nur 30 relativ kurze Meldungen f r die genannte Aufgabe in der Bibliothek abgelegt wurden Die Integration der Sprachausgabe in den Interfacebaukasten wurde bereits in Abschnitt 3 2 2 in Zusammenhang mit dem Objekt Speaker angesprochen F r die akustischen Ausgabe k nnen zwei verschiedene Objekt Methoden verwendet werden 1 play Ausgabe einzelner snd Resources durch Angabe ihres Namens 2 playText Ausgabe einer Folge von Ressourcen wobei jedes Wort einer Wortkette nacheinander als Argument von play eingesetzt wird Die Argumente der Methode play werden als ASCII String auf eine serielle Schnitt stelle geschrieben und vom Empf ngerprogramm Sprachausgabeprogramm als Name einer snd Resource interpretiert und abgespielt 5 3 3 Bewertung von akustische Meldungen Bei der Gestaltung synthetischer Signale stehen dem Entwickler viele Freiheitsgrade offen Daher ist hnlich wie bei Piktogrammen eine Bewertung durch den Benutzer erforderlich um optimale Ergebnisse zu erreichen Besonders kritisch ist die Gestaltung von akustischen Alarmsignalen eine Studie von Stanford 1988 zeigte da die Alarm
203. wurden als die anderen Piktogramme f r Zustandsgr en au erdem schnitt Alternative b besser ab Die Assoziation zwischen dem Blutvolumen und einer angef llten Figur ist offensichtlich f r den Erstentwurf zu weit gefa t und nur f r Insider verst ndlich a b v Bild 4 18 Piktogramme f r Intravasalvolumen Aus den Ergebnissen konnten folgende neue Gestaltungsprinzipien abgeleitet werden Eine hohe Abstraktion bzw weitgefa te Assoziation ist bei Neuentw rfen zu vermeiden Gut verst ndliche Bildobjekte aus fachfremden Bereichen Musik Sport k nnen die Qualit t positiv beeinflu en Die Anzahl der Formelemente pro Piktogramm ist auf h chstens 3 zu beschr nken diese sollen in einem unmittelbaren Zusammenhang stehen Eine Verdeckung von Bildelementen sollte vermieden werden Die Verwendung von verschiedenen F llrastern zur Absetzung von Fl chen ist sehr effektiv die Verwendung von Farbe ist hier nicht notwendig Soweit wie m glich sollen Linien im Winkel von 0 45 und 90 Grad verwendet werden Es zeigte sich da die Vielzahl der im Fragebogen erhobenen Daten die Gestaltung eines akzeptablen einheitlichen Satzes von Piktogrammen unterst tzt Beim Vergleich zweier Alternativen unterscheidet sich oft nur eine der Bewertungsgr en Die Befragung von insgesamt 30 Personen direkt in deren Arbeitsumfeld ist als erste Bewertung der Qualit t der Entw rfe und als Einsch tzung der Akzeptanz von Pikto
204. ystemergonomischen Ansatz so gestaltet werden da das Gesamtsystem bestehend aus Entscheidungs unterst tzendem System und Arzt als Benutzer in bezug auf die Aufgabe der Patienten berwachung optimiert wird In diesem Kapitel wird beschrieben wie ausgehend von der Aufgabenanalyse die Gestaltung von Informationsdarstellung und Interaktion in einem Entscheidungs unterst tzenden System entwickelt werden kann Bei der Gestaltung kommen die zuvor beschriebenen Entwicklungswerkzeuge zum Einsatz die insbesondere durch Visuali sierungstechniken den Informationsflu zwischen Arzt und Computersystem unter st tzen Hierbei unterst tzt das Computersystem die Beurteilung des Patientenzustands und gibt Vorschl ge zur Therapie w hrend Aktionen am Patienten Medikamenten gaben Aufgabe des Arztes bleiben Zun chst wird das menschliche Entscheidungsverhalten behandelt das gerade f r Entscheidungshilfen in komplexen Situationen soweit wie m glich bekannt sein und ber cksichtigt werden soll 122 6 1 Kognitives Verhalten bei der Entscheidungsfindung Die kognitiven F higkeiten des Menschen beschr nken ihn bei der Entscheidungs findung auf das Abw gen innerhalb einer sehr kleinen Anzahl von Hypothesen d h auch hier ist Miller s Gesetz 7 2 Miller 1956 g ltig Wenn mehr Information angeboten wird als verarbeitet werden kann so erschwert diese kognitive berlastung die Entscheidungsfindung und f hrt zu einer weniger optimalen Ents
205. ystemzust nde und St rungen identifiziert werden k nnen Rasmussen 1986 Das Erkennen von Trends ist ein wichtiger Faktor f r die Diagnose und Therapie planung Im AES 2 wird daher der jeweils aktuelle Trend bestimmt und durch Pikto gramme auf den Tasten rechts neben der aktuellen Bewertung dargestellt Es erscheint eines von drei unterschiedlichen Piktogrammen abh ngig davon ob ein Wert steigt f llt oder konstant bleibt Durch Aktivierung einer Trendtaste wird anstatt des hori zontal ausgerichteten Bewertungspegels eine Reihe senkrecht nebeneinander angeord neter Pegelanzeigen dargestellt die die letzten 10 Bewertungen dies entspricht einem Zeitraum von 20 Minuten im zeitlichen Verlauf wiedergeben Bild 6 5 Dies bietet einen detaillierteren berblick ber den zeitlichen Verlauf gegen ber dem Tasten piktogramm das nur eine dreistufige Quantisierung ber cksichtigt Ei EEE Soe YSN Bild 6 5 Trenddarstellung von Zustandsgr en be 6 3 1 2 Darstellung der Me gr en Die Bewertung der Zustandsgr en basiert berwiegend auf der Bewertung verschie dener physiologischer Me gr en die in dem Rahmen direkt rechts neben den Zustandsgr en dargestellt werden Die Bewertungen der Me gr en Puls systo lischer Blutdruck und Blutdruck im linken Vorhof LAP Left Atrial Pressure werden wie die Zustandsgr en durch eine farbige Pegelanzeige visualisiert Bild 6 6 Zus tzlich wird der aktuell
206. zogen werden mu das nicht am gr nen Tisch oder aus B chern erschlossen werden kann e eine inhomogene nichttechnisch geschulte Benutzergruppe vorliegt Infolgedessen k nnen komplexe Softwaresysteme nicht mit dem statischen Phasen modell bearbeitet werden Die Forschung entwickelt daher zunehmend prozeB orientierte Ans tze die die Software nicht mehr statisch als einmal zu spezifizierendes Produkt betrachten sondern als iterativ entwickelte Folge von Systemversionen Floyd 1981 1 4 Prototyping Verfahren Die iterative Vorgehensweise ber cksichtigt im Projektablauf R ckspr nge zwischen den einzelnen Phasen des statischen Phasenmodells Es werden verschiedene Arten iterativer Vorgehensweisen unter dem Begriff Prototyping zusammengefa t so da die in Bild 1 2 eingezeichneten R ckspr nge exemplarische Bedeutung haben Prototyping wird als die 4 Generation der Software Entwicklungstechniken betrachtet Case 1985 nachdem in der 3 Generation Pascal Fortran und Prolog zur strukturierten Programmierung innerhalb des statischen Phasenmodells eingesetzt worden waren Diese beiden Generationen m ssen jedoch nicht unabh ngig neben einander stehen Vielmehr wird k nftig eine sinnvolle Kombination von Prototyping strukturierter Programmierung und traditionellem Phasen Modell angestrebt Pressman 1987 Case 1985 Spitta 1989 gibt in seiner M ngelliste in bezug auf die Verfahren der 3 Generation u a folgende Punkte an
207. zweiten Bildschirm aus vorgenommen werden der ber das Rechnernetzwerk angekoppelt wird Die Interaktion durch Spracheingabe wird durch ein Werkzeug f r Wortschatz entwurf training und test unterst tzt Der Einsatz von Sprachkommandos in einer Applikation wurde durch eine Einbettung in das Client Server Modell erreicht Die Auswertung von multimodalen Eingaben ist im Interface Baukasten auf der Ebene der einzelnen Objekte realisiert Akustische Meldungen zur Informationsausgabe werden zun chst mit einem kommerziellen Werkzeug generiert und editiert Es wurde f r die so erstellten akustischen Meldungen eine Bibliothek mit interaktiver Benutzerschnittstelle eingerichtet die eine komfortable Verwaltung dieser Meldungen und den Zugriff durch spezielle Pr sentations Objekte des Interface Baukastens erm glicht In dieser Entwicklungsumgebung wird nicht nur der Entwurf einer Benutzerschnitt stelle unterst tzt die M glichkeit der Bewertung ist f r verschiedene Aspekte der Gestaltung folgenderma en ber cksichtigt worden Der Entwurfseditor unterst tzt die Berechnung der geometrischen Komplexit t eines Entwurfs Die Bewertung von Pikto grammen kann mit Hilfe eines Fragebogens durchgef hrt werden der f r eine Beur teilung durch die Benutzergruppe entworfen wurde Die Berechnung der Buntheit Mittelwert und Standardabweichung konnte die Bewertung farbiger Bildschirmdar stellungen durch quantitative Kenngr en erg nzen Es wurde

Evolutionäres Prototyping multimodaler, farbgraphischer

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