Ihminen-tekniikka -vuorovaikutuksen (HTI) kehittäminen monimutkaisissa laatu- ja turvallisuuskriittisissä ympäristöissä Leena Norros VTT Tuotteet ja tuotanto Suomen automaatioseura: ASAF 11.11.2004
Esityksen rakenne Ihminen-tekniikka vuorovaikutuksen yleiset tutkimushaasteet Automaatio- ja ohjausjärjestelmien systeemikäytettävyys Mitä systeemikäytettävyys on? Miten sitä arvioidaan? Lopuksi
Ihmisen ja tekniikan vuorovaikutus VTT Roadmap Leena Norros Eija Kaasinen Johan Plomp Pirkko Rämä VTT Tuotteet ja tuotanto VTT Tietotekniikka VTT Elektroniikka VTT Rakennus- ja yhdyskuntatekniikka www.vtt.fi/inf/pdf
Ihmisen ja teknologian vuorovaikutus - monitasoinen systeeminen ilmiö Vuorovaikutuksen välineet Toimintaympäristö Toimintatavat käyttötilanteissa
Ihmisen ja teknologian vuorovaikutus, tutkimushaasteet Mahdollistavat tekniikat Vuorovaikutuksen välineet Langattomuus Tietämyksen hallinta Jokapaikan tietotekniikka (Ambient intelligence) Kontekstiherkkyys Personointi Multimodaaliset käyttöliittymät Toimintaympäristö Käyttö ja toimintatavat
Ihmisen ja teknologian vuorovaikutus, tutkimushaasteet Käyttäjäkeskeinen suunnittelu Vuorovaikutuksen välineet Informaatio ja palvelut saatavilla aina ja kaikkilla Informaatiotulvan sijaan kontekstissa tarvittavaa tietoa Henkilökohtainen mobiililaite vuorovaikutuskanava ympäristöön Ympäristö käyttöliittymänä Luonnolliset ja intuitiiviset käyttöliittymät Toimintaympäristö Käyttö ja toimintatavat
Ihmisen ja teknologian vuorovaikutus, tutkimushaasteet Käyttäjäkeskeinen suunnittelu Mahdollistavat tekniikat Vuorovaikutuksen välineet Toimintaympäristö KäyttäjänMahdollistavat toimintatavat ja tekniikat tehtävät Ihmisten ja koneiden muodostama hajautettu kognitiivinen kokonaisuuus Tekniikan pysyminen käyttäjän hallinnassa Uusien tuotteiden esittely käyttäjille ja käyttöönotto Joustavat toimintatavat ja tekemällä oppiminen Turvallisuus ja käyttövarmuus
Ihmisen ja teknologian vuorovaikutus, tutkimushaasteet Käyttäjäkeskeinen suunnittelu Mahdollistavat tekniikat Vuorovaikutuksen välineet Toimintaympäristö Organisaatio- ja käyttökulttuurit Design for all Eettinen arviointi Innovaatioprosessin ymmärtäminen Käyttö ja toimintatavat
Ihmisen ja teknologian vuorovaikutus, tutkimushaasteet Käyttäjäkeskeinen suunnittelu Käyttö ja suunnittelu yhtenäinen luova prosessi Jatkuva yhteys käyttäjiin Arvoverkoston eri toimijoiden osallistuminen suunnitteluun Yksittäisten tuotteiden käyttäjäkeskeisen suunnittelun Organisations and Vuorovaikutus rinnalla tarvitaan infrastruktuurien käyttäjäkeskeistä cultures suunnittelua Uudet tekniikat Mahdollistavat vaativat uusia tekniikat HTI suunnittelumenetelmiä Käyttötilanne
Ihmisen ja teknologian vuorovaikutus, tutkimushaasteet Käyttäjäkeskeinen suunnittelu Käyttö ja suunnittelu yhtenäinen luova prosessi Jatkuva yhteys käyttäjiin Arvoverkoston eri toimijoiden osallistuminen suunnitteluun Yksittäisten tuotteiden käyttäjäkeskeisen suunnittelun rinnalla tarvitaan infrastruktuurien käyttäjäkeskeistä suunnittelua Uudet tekniikat vaativat uusia HTI tutkimusmenetelmiä Vuorovaikutuksen välineet Informaatio ja palvelut saatavilla aina ja kaikkilla Informaatiotulvan sijaan kontekstissa tarvittavaa tietoa Henkilökohtainen mobiililaite vuorovaikutuskanava ympäristöön Ympäristö käyttöliittymänä Luonnolliset ja intuitiiviset käyttöliittymät Mahdollistavat tekniikat Langattomuus Tietämyksen hallinta Jokapaikan tietotekniikka ( Ambient intelligence) Kontekstiherkkyys Personointi Multimodaaliset käyttöliittymät Käyttö ja toimintatavat Ihmisen ja koneen muodostama hajautettu kognitiivinen järjestelmä Tekniikan pysyminen käyttäjän hallinnassa Uusien tuotteiden esittely käyttäjille ja käyttöönotto Tuki erilaisille käyttötavoille Turvallisuus ja käyttövarmuus Toimintaympäristö Innovaatioprosessin ymmärtäminen Organisaatio- ja käyttökulttuurit Design for all Eettinen arviointi
EPRI strateginen tutkimus ja kehitys: Prosessi-informaation integrointi ja arviointi 1.Menetelmät prosessidatan muokkaamiseksi tarjoamaan reaaliaikaista tietoa laitoksen tilasta 2.Informaatiotulvan hallinta edistämällä ihminen-tekniikka vuorovaikutuksen käytettävyyttä (yhidstäminen,, visualisointi, simulaatiot) 3.Eri osatoimintojen integrointi ja vuorovaikutuksen parantaminen informaatio- ja kommunikaatiojärjes-telmien avulla, uudet tehtävät 4.Uusien ITC teknologioiden käyttöönotto laitoksissa 5.Tietoturva 6.Uuden ICT:n käyttöönottokustannusten pienentäminen Naser, J. 2004 EPRI Strategic r&d planning for plant Information integration and evaluation for the nuclear industry. ANS, Nuclear plant instrumentation, control and human-machine interface technology, Columbus, Ohio, Sept 19-22.
Ihminen-tekniikka- vuorovaikutuksen suunntitelukohteet: YLEISET Ihminen-tekniikka työnjaon määrittely: manuaali/automaatio (left-over, comparison, complementary Bye 2004, Papin 2002) Tehtävien ja käyttöliittymien suunnittelu: ratkaisut, layout (Tehtäväanalyysit, näyttösunnittelun filosofiat) Miehitys ja organisaatio: määrä, yhteistyö, pätevyydet Koulutus ja ohjeistus: mitä ja taso, ohjeistuksen aste Toiminnan luotettavuuden varmistaminen: onko suunnittelutulos turvallinen
Brown, W. & O Hara J. 2004. The development of detailed human factors engineering guidelines for digital control room upgrades. ANS NPIC&HMIT, Columbus,Ohio. VTT TECHNICAL RESEARCH CENTRE OF FINLAND Ihminen-tekniikka vuorovaikutuksen suunnittelukohteet: TARKENNUS HTI integraatio Työtilan ja -ympäristön suunnittelu HTI resrussit Soft controls Hälytykset Tietokonepohjaiset ohjeet Operaattorin tukijärjestelmät COSS Viestintävälineet HTI osatekijät Informaation esitys Käyttäjän tehtävät
VALVOMONÄYTTÖJEN INFORMAATIOSISÄLLÖN SUUNNITTELU - kolme suunnittelukonseptia Funktionaaliset näytöt järjestelmäpohjaisen informaation esittämisen vastapaino perustuu prosessin tai laitoksen kokonaistoiminnan pääfunktioiden erotteluun mallintamisen avulla pystytään tehokkaasti kuvaamaan prosessin kokonaistila ja toimintamahdollisuudet voidaan määritellä sekä informaation sisältö että esitystapa
VALVOMONÄYTTÖJEN INFORMAATIOSISÄLLÖN SUUNNITTELU (jatk.) Ekologiset näytöt toiminnallinen perusajattelu, jossa ns. kohteen ominaisvaatimukset, ei käyttäjän mallit, lähtökohtina pyritään tukemaan ohjaajien kykyä toimia ennakoimattomissa tilanteissa korostetaan kohteen tarjoumia ja havaitsemisen intuitiivisuutta ja kehitetään erityisesti informaation esitystapaa Tehtäväpohjaiset näytöt ekologisten näyttöjen vastakohta pyritään tukemaan ennalta määriteltyjen tehtävien suorittamista O Hara, J. Pirus, D. Beltratcci, L. 2003. Information display: Considerations for designing modern computer -based systems (EPRI-1002830).
Automaatio- ja ohjausjärjestelmien systeemikäytettävyys Mitä se on?
Operaattorin tehtävät Primääritehtävät: monitorointi, ohjaukset, häiriötilanteiden hallinta, suunnitellut toimenpiteet (ylös- ja alasajot, koestukset yms.) Yhteistoiminta Sekundääritehtävät: informaatiojärjestelmän hallinta ja informaation ylläpito (O Hara 2003, O Hara et al. 2004, Norros 2004) Ohjausjärjestelmän roolit Prosessin valvonta- ja seurantatyökalu Tukityökalu Häiriötilanteiden diagnosointi- ja halintatyökalu Organisaation informaationvälitystyökalu Tietämyksen hallinnan työkalu Prosessin kehittämisen väline Oppimisen työkalu (Paunonen 1997)
Operaattorin päätöksenteko Rasmussen 1986 Ydinturvallisuus Osa 11, luento 2 OPERATOR Leena Norros, VTT 19.10.2003 Nuclear Safety Sivu 14
Mediating artefacts The control system Subject Object Outcome Rules, norms and values Community Division of labour
SYSTEEMIKÄYTETTÄVYYS TAVOITE, joka kuvaa sitä, miten hyvin tietotekniset välineet toimivat tarkoituksenmukaisena osana toimintajärjestelmää KOHDE: välineen käyttö työvälineenä psykologisena välineenä yhteistoiminnan välineenä ARVIOINTITAPA toiminnallinen arviointi, jonka mittareita paraikaa kehitetään ILMENEE lopputuotteessa suunnitteluprosessin eri vaiheissa ennustavien synteettisten kriteerien avulla
Automaatio- ja ohjausjärjestelmien systeemikäytettävyyden arviointi Norros, L. & Savioja, P. Usability evaluation of complex systems. STUK-YTO-TR 2004, 2004 http://www.stuk.fi/julkaisut/tr/stukyto-tr204.html
Prosessilaitoksen käyttökeskeisen suunnittelun kerrostumat Ihminen-kone käyttöliittymä Instrumentointi ja ohjaus Turvallisuusjärjestelmät Prosessiteknologia Optimoi ihminen-kone dialogi Vältä monimutkaisia fysikaalisia vuorovaikutuksia Optimoi ihminenautomaatio työnjako Vältä sivuvaikutuksia ja käyttörajoituksia Mitä aikaisemmin ja mitä perustavammissa suunnitteluratkaisuissa inhimillinen tekijä otetaan huomioon sitä toimivampaan tekniikkaan voidaan päästä
ICT-VALVOMON SUUNNITTELUN HAASTEITA - modernisointitilanne Monimutkaisen kohteen esittäminen vanhastaan paljon mittaustietoa esillä paneeleissa ja pulpeteissa olo valvomossa kuin keskellä prosessia kuvaputket: informaation tarjonnan ja esityksen jalostus; mutta myös valinnan mukainen avaimenreikänäkökulma Yhteisen toiminnan rakentuminen liikkuminen ja toiminnan hyvä näkyvyys yksilölliset kuvaputket: vaaditaan teknologisia keinoja yhteisen kohteen muodostamiseksi, koordinaation ja kommunikaation edistämiseksi, yhteistoimintatapoja Työssä oppiminen tuntuman ja hiljaisen tiedon muodostuminen periferisten vihjeiden kautta; miten nyt kun vain vähän informaatiota näkyvissä pyytämättä?
Human Factors Evaluation activities HFE analysis Planning -Concept of Ops -Endpoint vision -Migration plan -Liscensing plan HSI Design& Integration -Require-ments -Concept design -Detailed design Training -Systems approach -Assess performance -Simulator readiness Verification and validation Task verification HFE verification & validation Performance monitoring - Continous improvement program - Action plans HFE Guidelines Displays, Soft control, Alarms OVERALL DESIGN PROCESS
Ohjeet ja standardit Hyviä standardeja on käytettävissä NUREG 0711 (2002) Human Factors Engineering Program review NUREG 0700 (2002) Human Factors interface design review guidelines IEC - 9064 (1989) Design for control rooms for NPP ISO-11064 (2000) Ergonomic design of control centres EPRI:ssä valmistumassa joukko ohjeita tukemaan Ihminen-tekniikka vuorovaikutuksen (HTI) huomioon ottoa modernisointihankkeissa: Modernisointiprosessin suunnittelu Yleinen HTI-suunnittelu ja integrointi, koulutus, simulointi Yksityiskohtaiset valvomo ja HTI suunnitteluohjeet Lisensiointiohjeet O Hara, J. Pirus, D. Beltratcci, L. 2003. Information display: Considerations for designing modern computer -based systems (EPRI- 1002830).
Analysis SITUATIONS User practices User practices Control and automation Control and system automation system Model of the Change in Modernization Process performance Process performance
Existing Performance Indicators: Problems Process performance Do not really differentiate enough High degree of automation Complex defenses within the system Thorough training process Difficult to anchor to the HF-related changes taking place in modernization Not predictive of future performance in the conditions not tested Human performance Do not describe how and based on what underlying assumptions the crew acts in the situation Not predictive of future performance in the conditions not tested
Evaluation and development of activity system performance Perceived and taken into account in action Motive and sense Human behaviour Core Task Work domain Contextual assessment Constraints and possibilities for action Artefacts, Practices and Culture Affordances Based on Norros & Nuutinen 2002, Oedewald & Reiman 2003,
Data Modelling Empirical - orientation interview - simulator run - stimulated process tracing interviews Course of action analysis - goals - perceptions&actions - communications - resource utilisation Performance indicators Outcome - process measures - error - work load - procedure following Way of acting - orientation&habit of action - collaboration &communication - SA, what & why - way of using procedures Evaluation of practice Effectiveness & efficiency - process parameters - number of errors -TLX - number of deviations Core-task orientedness - reactive - interpretative - transparency, shared horizon - interpretation of the situation - understanding the rationale External good Internal good Domain -motives &objectives - functions Situation - constraints possibilities - resources Complexity - interactions -dynamics - uncertainty Practice-based assessment of activity system performance Situational assessment criteria Assessment
LOPUKSI Käyttäjäkeskeisestä suunnittelusta käyttökeskeiseen suunnitteluun Systeemikäytettävyys Yhteiskehittely (tekninen ja HTI suunnittelu, käyttö) Ohjeistojen ja standardien käyttöä tuettava tapauskohtaisen analyysin ja evaluoinnin, sekä arviointimenetelmien edelleen kehittämisen kautta Elinkaariajattelu Vuorovaikutus arkielämän esineympäristön ja työympäristöjen kehittämisen välillä parantaa HTIsuunnittelun menetelmiä ja ratkaisuja