Эргономика пользовательского интерфейса: от проектирования к моделированию человеко-компьютерного взаимодействия

Эргономика
пользовательского интерфейса:
от проектирования 
к моделированию
человеко-компьютерного 
взаимодействия

Издательство
«Институт психологии РАН»
Москва – 2011

Российская академия наук
Институт психологии

А. С. Баканов, А. А. Обознов

 УДК 65
 ББК 30.17
 
Б 19

Баканов А. С., Обознов А. А.

Эргономика пользовательского интерфейса: от проектирования к моделированию человеко-компьютерного взаимодействия. – М.: Изд-во «Институт психологии РАН», 2011. – 
176 с.

ISBN 978-5-9270-0191-0

Б 19 

© Учреждение Российской академии наук
Институт психологии РАН, 2011

ISBN 978-5-9270-0191-0

 УДК 65
 ББК 30.17

В книге изложены основные понятия и определения эргономики, рассмотрены методы применения эргономических 
знаний при проектировании и создании пользовательского 
интерфейса. Книга рассчитана на специалистов в области 
проектирования человеко-компьютерного взаимодействия.

Предисловие  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  5
Введение  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  9

ГЛАВА 1. ЧЕЛОВЕЧЕСКИЙ ФАКТОР
В СИСТЕМЕ «ЧЕЛОВЕК–КОМПЬЮТЕР»  . . . . . . . . . . . . . . . . . . .   11

1.1 Понятие человеческого фактора   . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .   11
1.2 Эргономические требования
к системе «человек–компьютер»   . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .   14
1.3 Учет человеческого фактора при проектировании
пользовательского интерфейса   . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .   17
1.4 Эргономичный и «дружественный» интерфейс:
взаимодополняющие понятия   . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .   21
1.5 Методы эргономического оценивания
системы «человек–компьютер» . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  22

ГЛАВА 2. ПСИХОЛОГИЧЕСКИЕ И ПСИХОФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ
 
ВОЗМОЖНОСТИ ПОЛЬЗОВАТЕЛЯ
ПО ПРИЕМУ И ПЕРЕРАБОТКЕ ИНФОРМАЦИИ  . . . . . . . . . . . .  28

2.1 Сенсорно-перцептивные характеристики   . . . . . . . . . . . . . . . . . .  28
2.2 Мнемические характеристики  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  40
2.3 Аттенционные характеристики  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  44

ГЛАВА 3. ЭРГОНОМИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ
И РЕКОМЕНДАЦИИ К ПОЛЬЗОВАТЕЛЬСКОМУ
ИНТЕРФЕЙСУ  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .   51

3.1 Инженерно-психологические требования
к пользовательскому интерфейсу. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .   51
3.2 Композиционные средства проектирования
пользовательского интерфейса   . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  59
3.3 Стандарты и нормативные документы
по проектированию пользовательского интерфейса   . . . . . . . .  64

ГЛАВА 4. ПРОГРАММНЫЙ КОМПЛЕКС «ЭРГОМАСТЕР»  . . . . . . . .  68

4.1 Описание программного комплекса «ЭргоМастер»  . . . . . . . . . .  68
4.2 Проектирование пользовательского интерфейса
системы документационного обеспечения управления  . . . . . .  79
4.3 Тестирование пользовательского интерфейса
с использованием программного комплекса «ЭргоМастер» . . .  86

Содержание

ГЛАВА 5. МОДЕЛИРОВАНИЕ
 
«ЧЕЛОВЕКО-КОМПЬЮТЕРНОГО» ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ  . . . .  110

5.1 Проектирование пользовательского интерфейса 
с использованием методов моделирования  . . . . . . . . . . . . . . . .  110
5.2 Разработка моделей «человеко-компьютерного»
взаимодействия на примере системы
планирования кабинных экипажей   . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  129
5.3 Модель действий   . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  132
5.4 Структурная модель  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  137
5.5 Последовательно-динамическая модель   . . . . . . . . . . . . . . . . . .  139

Литература  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .   147

ПРИЛОЖЕНИЯ   . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  153

Приложение 1. Структурная схема
эргономических свойств и показателей техники
(Зинченко В. П., Мунипов В. М., 1979)   . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  155
Приложение 2. Сводная таблица эргономических требований 
и рекомендаций к компоновке рабочего места
при работе на компьютере (по: Магазанник, Львов, 2005). . .  156
Приложение 3. Перечень международных стандартов ISO 
по эргономике . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  157
Приложение 4. Показатели эргономичности интерфейса   . . . . . . .  160
Приложение 5. Анкета для оценки эргономичности
интерфейса пользователя   . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  162
Приложение 6. Руководство пользователя
программного комплекса «ЭргоМастер»   . . . . . . . . . . . . . . . . . .  166
Свидетельство о регистрации программного комплекса
«ЭроМастер»   . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  175

Предисловие

В
 условиях повсеместного использования компьютеров и компьютерных технологий, первостепенное значение приобретают 
вопросы эффективного применения и использования этих технологий. Успешность освоения и применения компьютерных технологий 
во многом определяется характеристиками интерфейса, с которым 
непосредственно имеет дело пользователь. Существует немало примеров неудачного внедрения дорогостоящих программных систем 
вследствие возникавших у пользователей затруднений во взаимодействии с интерфейсом этих систем.
Предназначение интерфейса – быть для пользователя удобным и безопасным инструментом получения, анализа и передачи информации, необходимой пользователю для решения 
разнообразных жизненных и профессиональных задач. Чтобы соответствовать своему предназначению интерфейс должен быть 
эргономичным, то есть доступным в освоении, удобным в эксплуатации, соответствовать запросам и возможностям пользователей, сохранять их здоровье и работоспособность, иметь эстетическую привлекательность. В условиях жесткой конкуренции 
за внимание пользователей придание интерфейсу эргономичности становится для разработчиков компьютерных технологий 
задачей не менее существенной, чем разработка программного
продукта.
Эргономика (от гр. ergon – работа, nomos – закон) – научная дисциплина, комплексно изучающая деятельность человека (группу людей), использующего (использующих) технические средства 
и технологии.
Термин «эргономика» получил широкое распространение в европейских странах после организации в Англии в 1949 году Эргономического исследовательского общества. С его возникновением 

и началось формирование эргономики как самостоятельной научной дисциплины*.
В нашей стране эргономика стала активно развиваться на рубеже 50–60-х годов прошлого столетия.
Применение эргономических знаний позволяет:

 
• 
достигать высоких показателей деятельности человека;
 
• 
способствовать быстрому освоению технических средств 
и технологий;
 
• 
обеспечивать безопасность и здоровье человека;
 
• 
длительно поддерживать его работоспособность;
 
• 
содействовать профессиональному и личностному развитию 
человека.

В итоге исследований, проведенных в нашей стране и за рубежом, 
разработаны эргономические требования к организации человекокомпьютерного взаимодействия, включая требования к пользовательскому интерфейсу. Эти требования закреплены в нормативных 
документах, а также в справочниках и руководствах по эргономике 
и инженерной психологии.
Практический опыт эргономического обеспечения «человекокомпьютерного» взаимодействия убедительно доказывает, что создание высокоэффективных, удобных, безопасных и привлекательных пользовательских интерфейсов не осуществляется путем 
простого приложения требований нормативных документов. Эргономичность интерфейса есть проектируемое свойство, то есть результат многоэтапного процесса обоснования и проверки проектировочных предложений на основе эргономических требований.
Поэтому специалистам, занятым созданием компьютерных технологий и организацией человеко-компьютерного взаимодействия, 
недостаточно лишь осознавать важность эргономики для создания 
конкурентоспособного пользовательского интерфейса. Им необходимо владеть основами эргономики, понимать пути и способы ее 
применения.
Предлагаемая книга знакомит читателей с задачами, предметом и основными понятиями эргономики, методами применения 
эргономических знаний при организации человеко-компьютерного взаимодействия, проектировании и создании пользовательских 
интерфейсов. Логика изложения книги такова: от возможностей 
пользователей по приему и переработке информации – к эргономи
* 
В США закрепилось собственное наименование аналогичной области  
знаний – исследования  человеческого фактора (Human Factors). 

ческим требованиям к вновь проектируемому интерфейсу и далее – 
к обоснованию специальных программно-аппаратных комплексов 
для эргономического сопровождения вновь создаваемых пользовательских интерфейсов и, наконец, – к моделированию человекокомпьютерного взаимодействия.
В 1-й главе кратко излагаются теоретические основы эргономики, рассматриваются основные для нее понятия человеческого 
фактора, эргономических свойств, эргономичности, эргономических требований и их видов. Подчеркивается, что учет человеческого фактора при проектировании пользовательского интерфейса 
реализуется как творческий процесс поиска проектных решений 
на основе эргономических, в частности, инженерно-психологических требований. Показывается взаимодополняющий характер понятий эргономичного и «дружественного» интерфейса.
Во 2-й главе излагаются современные представления о психологических и психофизиологических возможностях пользователей по приему и преобразованию информации. Рассматриваются 
сенсорно-перцептивные, мнемические и аттенционные характеристики человека, определяющие границы проявления этих возможностей.
В 3-й главе рассматривается классификация эргономических 
и инженерно-психологических требований к пользовательскому 
интерфейсу. Приводятся рекомендации о применении композиционных средств проектирования пользовательского интерфейса. Излагаются сведения о стандартах и нормативных документах, в которых содержатся указанные требования и рекомендации.
В 4-й главе дается описание программного комплекса «ЭргоМастер», созданного для эргономического сопровождения вновь 
создаваемых пользовательских интерфейсов. Применение данного комплекса предоставляет разработчикам широкие возможности для поиска конкретных проектных предложений, нацеленных 
на придание эргономичности интерфейсу, проведения его эргономического и юзабилити-оценивания. Приводятся результаты 
применения программного комплекса «ЭргоМастер» для проектирования интерфейсов пользователя систем электронного документооборота.
В 5-й главе описаны методики разработки моделей человекокомпьютерного взаимодействия. Построение и анализ таких моделей тесно связаны с проектированием интеллектуального пользовательского интерфейса, так как помогает лучше понять и изучить 
глубинные процессы (механизмы) восприятия и переработки информации.

В приложениях приводятся справочные и методические материалы, дополняющие основное содержание книги.
Данная книга не заменяет справочных и учебно-методических 
изданий по учету человеческого фактора при организации человекокомпьютерного взаимодействия. Ее назначение – ввести читателя 
в область эргономических знаний, способствовать созданию у него 
представлений о способах их применения в процессе проектирования пользовательского интерфейса, содействовать взаимопониманию специалистов, включенных в этот процесс.

Директор Института психологии РАН,
член-корреспондент РАН
А. Л. Журавлев

В
заимодействие человека с компьютером, как и техническим объектом вообще, носит многоаспектный характер. В этом взаимодействии выделяют следующие стороны:

 
• 
логика разработки техники, связанная с деятельностью разработчика;
 
• 
логика конструкции, связанная с технологической сложностью технического объекта;
 
• 
логика функционирования, связанная с собственными закономерностями функционирования техники;
 
• 
логика развития, связанная с получением новых знаний 
в процессе функционирования техники и последующим 
созданием ее принципиально новых образцов;
 
• 
логика применения техники специалистами и пользователями (П. Рабардель, 1999).

При создании технических и программных систем разработчик должен принимать во внимание всю совокупность указанных аспектов 
взаимодействия. Вместе с тем технические и программные системы существуют только в том случае, если они эффективно применяются, то есть проходят через кого-то, кто, изучив технику, успешно ее использует. Это значит, что для разработчика именно логика 
применения должна выступать как подчиняющая все остальные 
логики. Приоритет логики применения имеет большое социальнонравственное звучание, поскольку создание новой техники и технологий представляет собой не только инженерную проблему. Через машины, оборудование, производственные процессы, системы, 
программное обеспечение и потребительские изделия длительного пользования разработчики взаимодействуют с реальными людьми. Они создают технику для других и поэтому должны сделать 

Введение

все от них зависящее, чтобы она была удобной, красивой, комфортабельной и безопасной для людей, которые на ней будут работать 
или ее использовать (В. П. Зинченко и В. М Мунипов, 2001). Такая 
внутренняя позиция разработчика есть необходимая предпосылка 
для эргономического подхода к созданию техники вообще и систем 
«пользователь-компьютер» – в частности.
Суть данного подхода состоит в разработке проектных предложений, обеспечивающих создание высокоэффективных, удобных и безопасных для пользователя систем «человек–компьютер». 
Выработка таких предложений предполагает обязательное соотнесение с одной стороны, сведений о том, что именно, как именно и в каких именно условиях будет делать пользователь в системе, 
а с другой – научных знаний о возможностях и ограничениях пользователя. Следует подчеркнуть, что в зависимости от конкретных 
обстоятельств возможности и ограничения человека проявляются 
по-разному. Поэтому уже на начальной стадии проектирования системы «человек-компьютер» должна составляться ориентировочная 
профессиограмма будущей деятельности пользователя, определяющая ее конкретные задачи, средства и условия, а также вытекающие отсюда требования к возможностям пользователя.
Таким образом, для реализации эргономического подхода необходимо корректно осуществить «перевод» проектировочной задачи с языка инженерного конструирования на язык эргономики 
(В. П. Зинченко, В. М. Мунипов, 1979). Такой «перевод» предполагает дополнение традиционных показателей производительности, 
надежности, экономичности показателями эргономичности, а также эстетичности и экологичности вновь создаваемых технических 
объектов, систем и технологий.

1.1 Понятие человеческого фактора

Понятие человеческого фактора является центральным в эргономике. В отличие от иногда бытующих представлений, содержание 
данного понятия отнюдь не тождественно совокупности качеств человека – антропометрических, биомеханических, физиологических, 
психофизиологических, психических, социально-психологических. 
Дело в том, что влияние качеств человека на показатели его деятельности и функционирования системы всегда является опосредствованным, т. е. зависит от технических, организационных, средовых 
характеристик системы. Например, показатели скорости и точности считывания надписи в диалоговом окне зависят не только от характеристик зрительной системы и памяти человека, но еще от вида, размера, яркостного контраста и цвета символов. Показатели 
скорости и точности ввода команд определяются не только биомеханическими и антропометрическими качествами пользователя, 
но и параметрами самого устройства ввода, в частности, взаиморасположением, размерами и формой кнопок клавиатуры. Поддержание работоспособности пользователя в системе зависит не только от его индивидуальных качеств. Непродуманная организация 
различных компонентов работы пользователя – неоптимальный 
алгоритм его действий, неудачно спроектированный интерфейс 
и т. п. – все это приводит к преждевременному развитию утомления 
и других неблагоприятных функциональных состояний, снижению 
удовлетворенности работой.
Таким образом, в понятии человеческого фактора отражается 
то влияние на показатели функционирования системы, которое 
порождается взаимодействием качеств человека с целевыми, организационными, техническими, средовыми характеристиками 
системы. Поэтому, определяя параметры устройств ввода-выво
ГЛАВА 1
Человеческий фактор в системе 
«человек–компьютер»

да информации, режим работы пользователя, организацию рабочего места и другие показатели системы, ее разработчики тем самым определяют и характер проявления человеческого фактора 
в системе.

В эргономике существуют два направления учета человеческого 
фактора – «от системы к человеку» и «от человека к системе» (рисунок 1.1).

Человеческий фактор в системе «человек-компьютер» – влияние 
на показатели функционирования системы, которое порождается 
взаимодействием между собой качеств человека и целевых, организационных, технических, средовых характеристик системы.

Рис. 1.1. Направления учета человеческого фактора

В рамках направления «от системы к человеку» учет человеческого фактора реализуется как процесс приспособления возможностей человека к требованиям системы. Основное допущение этого 
направления состоит в том, что характеристики человека, особенно психические, обладают чрезвычайно высокой адаптивностью. 
За счет обучения, специальной подготовки и тренировки человека 
достигаются требуемые показатели функционирования системы.
Основным в эргономике является направление «от человека 
к системе», когда учет человеческого фактора реализуется как процесс придания целевым, техническим, организационным, средовым 
характеристикам системы эргономических свойств.

Эргономические свойства системы определяются степенью 
соответствия ее целевых, организационных, технических, средовых характеристик задачам пользователя и психическим, психофизиологическим, биомеханическим, антропометрическим 
и другим качествам человека.