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基于標(biāo)桿技術(shù)比較的靶場軟件界面試驗技術(shù)研究

2016-07-12 08:23谷師泉王鳳杰張俊萍
火力與指揮控制 2016年5期
關(guān)鍵詞:圖形用戶界面質(zhì)量管理體系

谷師泉,王鳳杰,張俊萍

(中國華陰兵器試驗中心,陜西 華陰 714200)

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基于標(biāo)桿技術(shù)比較的靶場軟件界面試驗技術(shù)研究

谷師泉,王鳳杰,張俊萍

(中國華陰兵器試驗中心,陜西華陰714200)

摘要:根據(jù)靶場軟件試驗不同于第三方軟件測評方進(jìn)行軟件界面“易用性、好用性”試驗評價的需求,從質(zhì)量管理對設(shè)計開發(fā)的驗證和確認(rèn)要求、工程與技術(shù)的關(guān)系、用戶3種需求的關(guān)系,分析了基于工程標(biāo)準(zhǔn)檢查表方法和用戶測試方法用于靶場軟件界面試驗的不足,提出了基于標(biāo)桿技術(shù)比較的靶場軟件界面試驗技術(shù),并應(yīng)用該方法對典型GUI圖形用戶軟件界面進(jìn)行了試驗評價,給出了改進(jìn)人機(jī)界面設(shè)計的對策。基于標(biāo)桿技術(shù)比較的靶場軟件界面試驗技術(shù)可用于指導(dǎo)靶場開展軟件界面試驗,提高靶場作戰(zhàn)試驗?zāi)芰Α?/p>

關(guān)鍵詞:靶場試驗,標(biāo)桿技術(shù),圖形用戶界面,質(zhì)量管理體系

0 引言

隨著技術(shù)發(fā)展,硬件性能提高,機(jī)器和軟件的運行效率退居第二,而人機(jī)結(jié)合性和軟件界面交互效率已躍居首位,武器裝備軟件界面的地位和作用日益凸顯。但目前火控系統(tǒng)、指控系統(tǒng)、無人機(jī)地面測控站等系統(tǒng)的軟件界面人機(jī)交互過程,還存在人機(jī)界面不友好、不便于操作人員使用等缺陷,導(dǎo)致人因失誤增加、人員可靠性差等問題,間接影響到武器系統(tǒng)的安全使用及其作戰(zhàn)效能的有效發(fā)揮。而第三方軟件測試存在難以把握人機(jī)界面用戶需求、對用戶期望型和興奮型需求測試不充分等問題,因此,靶場人機(jī)界面試驗的重要性日益凸顯。在解決“武器裝備是否頂用”的性能指標(biāo)驗證問題之外,如何解決“武器裝備是否適用”的人機(jī)適配性問題?本文對靶場的軟件界面試驗技術(shù)進(jìn)行研究探討。

1 靶場軟件界面試驗技術(shù)現(xiàn)狀分析

靶場軟件界面試驗技術(shù)是基于工程標(biāo)準(zhǔn)的檢查表方法[1-2]或者用戶測試方法,是黑盒測試的定性和定量試驗方法。但存在以下不足:

(1)功能試驗不充分,功能檢查與功能試驗相混淆。由于靶場操作人員和環(huán)境條件與作戰(zhàn)使用不一致,靶場試驗變?yōu)榕c設(shè)計情境相同的功能驗證,而非使用情境下的功能確認(rèn)。因此,靶場應(yīng)分析人機(jī)功能分配合理性,對人員體力和心理負(fù)荷測評,也就是在實兵參試和實戰(zhàn)環(huán)境的作戰(zhàn)試驗中對使用情境下的功能進(jìn)行確認(rèn)。

(2)基本滿足對設(shè)計開發(fā)的驗證要求,而難以滿足對設(shè)計開發(fā)的確認(rèn)要求。GJB 9001B-2009《質(zhì)量管理體系要求》指出“驗證是通過提供客觀證據(jù)對規(guī)定要求已得到滿足的認(rèn)定,確認(rèn)是通過提供客觀證據(jù)對特定的預(yù)期用途或應(yīng)用要求已得到滿足的認(rèn)定”[1]。從質(zhì)量管理中設(shè)計開發(fā)的維度看,靶場大多數(shù)試驗任務(wù)屬于對設(shè)計開發(fā)的驗證,如試驗、演示、變換方法計算、評審等;確認(rèn)可以包括實際的或模擬(/仿真)條件下的試驗,作戰(zhàn)試驗任務(wù)就屬于對設(shè)計開發(fā)的確認(rèn)。然而,靶場在作戰(zhàn)試驗方面開展的工作非常有限,難以滿足靶場作戰(zhàn)試驗任務(wù)中對設(shè)計開發(fā)的確認(rèn)要求,導(dǎo)致試驗不充分、不到位。

(3)難以全面滿足靶場作戰(zhàn)使用需求的適用性評價要求。根據(jù)質(zhì)量管理的卡諾模型,用戶需求分為基本型需求(標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范規(guī)定,不滿足則用戶不滿意)、期望型需求(合同協(xié)議規(guī)定,滿足越多用戶越滿意)和興奮型需求(用戶未提出的需求,新的功能越多用戶體驗越好,用戶越興奮)。從作戰(zhàn)使用要求的評價維度看,部隊試驗是基于用戶行為觀察和用戶滿意度測評的作戰(zhàn)使用需求(主要是基本型和興奮型)確認(rèn)(即適用性評價),而靶場試驗是基于標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范檢查和標(biāo)桿技術(shù)比較(專家經(jīng)驗評審)的作戰(zhàn)使用需求(主要是基本型和期望型)確認(rèn)(即適用性評價)。由于缺少操作性強(qiáng)的用戶滿意度測評表,加之期望型需求在研制總要求中定性表達(dá)模糊,基于標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范檢查試驗技術(shù)難以滿足標(biāo)桿技術(shù)比較(專家經(jīng)驗評審)的試驗要求。

(4)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范中的試驗技術(shù)落后于標(biāo)桿技術(shù)。我們知道,技術(shù)發(fā)展產(chǎn)生技術(shù)發(fā)明,技術(shù)發(fā)明往往是私有的并形成專利,而工程實踐產(chǎn)生工程標(biāo)準(zhǔn),而工程實踐往往是工程共同體的實踐,工程標(biāo)準(zhǔn)是在工程共同體內(nèi)部得到共同使用和重復(fù)使用。由于技術(shù)人員不關(guān)注標(biāo)準(zhǔn)化和質(zhì)量管理等管理工作,工程共同體內(nèi)部技術(shù)人員關(guān)系“松耦合”,使得技術(shù)創(chuàng)新成果與工程標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)化“斷鏈”,加之專用信息和工程知識轉(zhuǎn)移的粘滯特性,使得標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范落后于最新技術(shù)和標(biāo)桿技術(shù)。

2 基于標(biāo)桿技術(shù)比較的靶場軟件界面試驗技術(shù)

標(biāo)桿(Benchmarking)是施樂公司1979年提出的管理概念,已為世界所熟知。標(biāo)桿也稱為基準(zhǔn)調(diào)查、基準(zhǔn)管理、標(biāo)高超越、立桿比超、定標(biāo)比超等。標(biāo)桿是超越競爭對手的方法,是將產(chǎn)品、服務(wù)和其他業(yè)務(wù)活動過程同競爭對手或其他產(chǎn)業(yè)的領(lǐng)袖企業(yè)進(jìn)行對照分析,通過學(xué)習(xí)他們的優(yōu)點而改善自己的產(chǎn)品、服務(wù)和經(jīng)營活動,以提高自身競爭力的過程。而標(biāo)桿技術(shù)就是高于行業(yè)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的先進(jìn)技術(shù)。

軟件界面是否滿足人機(jī)交互要求主要取決于顯示器的顯示信息與輸入設(shè)備的可操作性,受輸入設(shè)備的影響很大[4]。盡管輸入設(shè)備本身無法創(chuàng)建更好的用戶界面,但卻使創(chuàng)建這樣的界面成為可能。當(dāng)然,輸入設(shè)備不會自發(fā)地促生更好的用戶界面,若武器裝備研制方不設(shè)法提高軟件界面設(shè)計能力,其人機(jī)交互性能必然與人機(jī)界面的標(biāo)桿技術(shù)存在差距。

本文提出基于標(biāo)桿技術(shù)比較的靶場軟件界面試驗技術(shù),該試驗技術(shù)的關(guān)鍵體現(xiàn)在兩方面:一是對軟件界面標(biāo)桿技術(shù)的了解與掌握程度,二是對專家意見的合理采納。該技術(shù)具體方法如下:

(1)通過科技信息研究(即科技情報研究)確定標(biāo)桿技術(shù)(即國內(nèi)外最新的軟件界面技術(shù));

(2)建立軟件界面技術(shù)工程知識庫;

(3)由軟件界面試驗總體人員運用知識庫培訓(xùn)參加試驗的用戶,并將工程知識庫知識轉(zhuǎn)移給參加試驗的專家;

(4)由軟件界面試驗總體人員和專家共同設(shè)計新的用戶滿意度測評檢查表;

(5)選擇一定比例的用戶和專家用戶,用戶比例應(yīng)占多數(shù),一般可為3/4以上;

(6)用戶和專家用戶進(jìn)行軟件界面人機(jī)交互試驗。運用錄像等方法進(jìn)行用戶行為觀察和記錄;用戶和專家在人機(jī)交互中進(jìn)行口頭述評并在試后填寫用戶滿意度測評表;

(7)由軟件界面試驗總體人員和專家綜合分析用戶滿意度測評表、用戶行為及口頭述評;

(8)編寫試驗報告。

3 典型圖形用戶界面GUI測試實例應(yīng)用

3.1現(xiàn)有的基于工程標(biāo)準(zhǔn)檢查表方法的適用性分析

在指控系統(tǒng)、武器裝備配套的檢測裝備中,圖形用戶界面GU由圖形化元素WIMP(窗口Window、圖標(biāo)Icon、菜單Menu、指針Pointer)組成,用戶操作使用模式集中體現(xiàn)為以下4種:

(1)識別后用鼠標(biāo)選擇、移動、點擊菜單、對話框、屬性表等可視化元素(A模式);

(2)鍵盤鍵快捷操作控制(B模式);

(3)鼠標(biāo)結(jié)合鍵盤操作控制(A+B模式);

(4)鍵盤輸入(C模式)。

經(jīng)驗表明,鼠標(biāo)的“識別而后選擇”要比鍵盤快捷鍵操作控制模式的“記憶而后輸入”容易得多,用戶很少使用B模式和A+B模式,而習(xí)慣于使用A模式和C模式,對于鼠標(biāo)操作A模式也僅利用了直線路徑的鼠標(biāo)滑動和移動。

若沿用基于工程標(biāo)準(zhǔn)檢查表方法[3-4]或者用戶測試方法,很難發(fā)現(xiàn)軟件界面中存在什么問題。因此,采用本文提出的基于標(biāo)桿技術(shù)比較的靶場軟件界面試驗技術(shù)開展應(yīng)用實踐。

3.2基于標(biāo)桿技術(shù)比較的GUI測試實踐

對人機(jī)界面歷史研究表明,在PC領(lǐng)域WIMP 的GUI被不少專家嘲笑為“無能之輩”(wimp)。比如在游戲界面中,用戶由于無法忍受鼠標(biāo)點擊操作速度慢、分散注意力,而更多地使用鍵盤快捷操作(B模式),而不是鼠標(biāo)指針操作(A模式)。

經(jīng)科技信息研究發(fā)現(xiàn),鼠標(biāo)手勢(Mouse Gestures)是鼠標(biāo)增強(qiáng)功能的一種技術(shù)。它可以利用鼠標(biāo)手勢做出一些動作以控制軟件完成某些操作。該技術(shù)已經(jīng)得到了廣泛應(yīng)用:一方面,Sougou瀏覽器、360瀏覽器、Opera瀏覽器、Maxthon瀏覽器、TT瀏覽器等大多數(shù)瀏覽器均已實現(xiàn)了鼠標(biāo)手勢功能,對前進(jìn)、后退、刷新、關(guān)閉窗口等常用操作均進(jìn)行了鼠標(biāo)手勢定義;另一方面,ZigZag Cleaner、ToggleMOUSE、Pop-Mouse、Smart Gesture Lite、Strokeit等許多鼠標(biāo)增強(qiáng)軟件以及雙飛燕鼠標(biāo)驅(qū)動軟件均具備“一鍵多雕”專利技術(shù)的鼠標(biāo)手勢功能。鼠標(biāo)手勢操作一般是按住鼠標(biāo)右鍵劃出某種特定的手勢軌跡,以實現(xiàn)預(yù)先定義的單個或多個輸入、控制操作,比如:

(1)不同于鼠標(biāo)clicks點擊的glicks鼠標(biāo)操作功能(水平晃動、垂直晃動、順時針旋轉(zhuǎn)、逆時針旋轉(zhuǎn)4種操作動作),操作時不按鼠標(biāo)按鍵,配合ctrl 和shift按鍵實現(xiàn)3組各4個共12種自定義功能;

(2)撞擊屏幕上下左右4個邊框中段的快速操作功能;

(3)不點擊鼠標(biāo)的窗口自動切換功能;

(4)Automouse多個操作動作的自動鼠標(biāo)操作功能;

(5)屏幕分區(qū)的滾動條控制等。

本研究按照3中的試驗步驟進(jìn)行了軟件界面試驗,此處不詳述具體試驗細(xì)節(jié)。

3.3現(xiàn)有GUI圖形用戶界面的試驗結(jié)果

試驗結(jié)果表明,典型的二鍵鼠標(biāo)人機(jī)交互存在過度關(guān)注鼠標(biāo)、空移動、窗口切換效率不高、卷動窗口困難、無法自動重復(fù)操作等問題:

(1)過度空移動和過度關(guān)注鼠標(biāo)[5]。為了保證軟件界面的一致性,在軟件界面中的可視化操作元素在顯示屏上的位置和排列關(guān)系一般是不變的,如菜單在顯示屏上部,對話框在顯示屏中部。鼠標(biāo)為了擊活菜單、快捷按鈕等可視化元素,就應(yīng)該使鼠標(biāo)按費茨定律(fitts)移動到該元素的狹小二維區(qū)域內(nèi),在定位前需要識別選擇,并在大腦中確定預(yù)期目標(biāo)與鼠標(biāo)的相對位置,這一定位過程中其實是需要眼睛高度關(guān)注鼠標(biāo)指針的位置和移動速度的(定位過程分為快速粗略移動和慢速精確移動兩個階段,移動中需修正鼠標(biāo)的運動方向和速度完成定位,慢速精確移動階段對注意力要求更高)。顯然,人機(jī)交互過程中,鼠標(biāo)運動存在不必要的大量空移動路程。這就造成兩個影響:一是用戶在操作過程中要注視目標(biāo)與鼠標(biāo)指針,這樣操作者就可能心理緊張和操作負(fù)荷過重,當(dāng)可視化操作元素圖像較小時,特別是目標(biāo)與鼠標(biāo)都處于運動狀態(tài),操作者的負(fù)擔(dān)就更重;二是定位過程中鼠標(biāo)產(chǎn)生空移動路程(即鼠標(biāo)從當(dāng)前位置移動到可視化元素之間的距離)而影響操作交互效率。

(2)卷動窗口操作困難。卷動窗口時,操作者要將鼠標(biāo)指針移動到窗口右側(cè)或者底部的滾動條區(qū)域,再拖動標(biāo)尺或者點擊方向按鈕實現(xiàn)滾動,由于滾動可分為快速粗略滾動和慢速精確滾動兩個階段,快速粗略滾動容易過位,慢速滾動速度又太慢,這里產(chǎn)生了對鼠標(biāo)過度關(guān)注、空移動、拖動中手靜態(tài)施力容易疲勞、影響操作效率等問題。

(3)功能分配不合理,無法自動重復(fù)操作。在GUI圖形用戶界面中,沒有DOS操作系統(tǒng)批處理或者像WORD軟件“宏”操作功能,從而出現(xiàn)了人機(jī)交互中在界面上的重復(fù)操作工作。讓速度慢的鼠標(biāo)重復(fù)運動,而不是由運行速度快的計算機(jī)重復(fù)工作,這是由于功能分配不合理而出現(xiàn)了速度不匹配問題。

(4)窗口切換效率不高。由于GUI圖形用戶界面在單個顯示器上打開多個虛擬窗口,窗口之間存在相互覆蓋、交錯的問題,從而產(chǎn)生尋找和切換當(dāng)前窗口操作影響工作效率的問題。

(5)對于GUI圖形用戶軟件界面的輸入方式,其鼠標(biāo)的狀態(tài)轉(zhuǎn)換如下頁圖1模型,但現(xiàn)有的軟件界面設(shè)計都只利用了直線路徑的鼠標(biāo)滑動和移動,而沒有利用曲線路徑的鼠標(biāo)移動和滑動實現(xiàn)更好的用戶體驗。

(6)武器裝備現(xiàn)有軟件的界面設(shè)計絕大多數(shù)只支持鍵盤輸入和鼠標(biāo)指點操作模式。

(7)點擊操作速度相對鍵盤快捷操作速度低。由于功能操作需要多個移動點擊操作,每個移動點擊操作又需要粗調(diào)和精調(diào)兩個階段,所以功能操作速度較慢。

圖1 鼠標(biāo)的狀態(tài)轉(zhuǎn)換模型

(8)忽視了鍵盤快捷操作設(shè)計。快捷操作控制鍵隨意定義,與日常軟件定義不一致。

3.4試驗結(jié)論

現(xiàn)有GUI圖形用戶軟件界面主要存在的4個人機(jī)交互問題:一是由于過度空移動、滾動條操作、長文本對象選取、對象長距離拖動等操作,從而產(chǎn)生長時間按鍵手疲勞,對操作人員造成健康危害;二是由于固定位置操作存在冗余移動距離、二維小尺寸圖標(biāo)兩階段定位運動中的精細(xì)化階段操作效率低、可視化操作需要窗口切換,從而影響操作效率;三是無法實現(xiàn)自動重復(fù)操作,任務(wù)操作復(fù)雜化而效率低下;四是按非批處理的串行序列、直線路徑指點可視化固定位置圖標(biāo)的鼠標(biāo)操作模式設(shè)計軟件界面,鼠標(biāo)功能有限??傊?,現(xiàn)有軟件界面人機(jī)功能分配還不合理、操作效率不高、操作人員的認(rèn)知負(fù)荷和體力工作負(fù)荷在有些操作中還較高。

相比于現(xiàn)有檢查表方法和用戶測試方法,基于標(biāo)桿技術(shù)比較方法揭示了其不能發(fā)現(xiàn)的問題,發(fā)現(xiàn)這些問題,是提出相應(yīng)的解決方案的前提條件,也是靶場試驗的價值創(chuàng)造。

3.5解決軟件人機(jī)界面問題的對策

采用新的界面設(shè)計技術(shù)并進(jìn)行優(yōu)化集成。例如,為了提高鼠標(biāo)操作工作效率,可以采用縮短鼠標(biāo)空移動(進(jìn)行相互移動功能的重新分配,讓可視化元素靠近鼠標(biāo),實現(xiàn)可視化元素從靜態(tài)固定位置變?yōu)閯討B(tài)位置顯示,當(dāng)出現(xiàn)對話框時,將鼠標(biāo)設(shè)置為“自動將指針移動到對話框中的默認(rèn)按鈕”,進(jìn)行默認(rèn)選項點擊操作可不用移動鼠標(biāo),而其他選項點擊時將不用再進(jìn)行粗略化快速移動的無效空移動;或者設(shè)計鼠標(biāo)右鍵菜單大按鈕或鼠標(biāo)右鍵菜單圓形排列,縮短精細(xì)化鼠標(biāo)操作階段操作時間)或取消精細(xì)化鼠標(biāo)移動階段的快速移動兩種設(shè)計方案(采用屏幕邊框撞擊技術(shù)或直線鼠標(biāo)手勢)。

4 結(jié)論

由于人機(jī)交互技術(shù)創(chuàng)新速度快、軟件界面研制中需求開發(fā)困難、武器裝備對軟件人機(jī)界面輕視等原因,基于工程標(biāo)準(zhǔn)檢查表方法是不適用的,而完全應(yīng)用用戶測試方法又很大程度上取決于用戶經(jīng)驗,因此,運用現(xiàn)有試驗技術(shù)就難以發(fā)現(xiàn)武器裝備的“好用、易用”問題,也難以揭示設(shè)計缺陷,更難以推動工程標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展。由于靶場試驗不是獨立第三方軟件測評試驗的重復(fù),因此,本文提出的標(biāo)桿技術(shù)比較方法較好地解決了靶場武器裝備軟件界面試驗技術(shù)難題,后續(xù)將圍繞用戶滿意度測評表設(shè)計展開深入研究。

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Contrast Method In View of Benchmarking Technique of Testing and Evaluation about Software Interface in Range

GU Shi-quan,Wang Feng-jie,Zhang Jun-ping
(Huayin ordnanee Test Centre,Huayin 714200,China)

Abstract:According to the need of testing and evaluation about the software interface in the range that distinct from third party,this article analyzes the insufficient of engineering standard method and the user testing method for range software interface testing,and puts forward contrast method in view of benchmarking technique for range software interface testing,and tests the typical GUI applied this method,and gives the the countermeasures to improve the HCI design. The contrast method in view of benchmarking technique can be used to guide software interface testing in range,and enhance the ability of operations testing.

Key words:range test,benchmarking technique,graphical user interface,QMS

中圖分類號:TJ06;TP302.6

文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A

文章編號:1002-0640(2016)05-0177-04

收稿日期:2015-04-05修回日期:2015-05-07

作者簡介:谷師泉(1968-),男,陜西白水人,碩士,高級工程師。研究方向:武器裝備人因試驗技術(shù)。

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