1、夏熱冬冷地區居住節能技術綜合應用研究摘要本在“十五”攻關項目 ICAID 系統可用性的基礎上，“863”科技攻關項目“基于案例的工業設計技術與輔助設計系統及應用研究”開發的基于案例的輔助設計 CBID 系統的可用性進行研究。通過 CBID 系統與 ICAID 系統可用性的比較，對基于案例的輔助設計思想的可行性進行分析和驗證。高可用性的輔助設計系統的開發是計算機輔助設計及人工智能領域研究的熱點，CBID 系統可用性研究是對計算機輔助設計系統研究的繼續和深入。首先， 基于 ICAID 系統可用性研究發現的系統存在的主要問題以及對用戶的需求分析， 引入了基于案例的設計思想，并構建了系統的主要功能模塊

2、和系統框架。其次， 采用可用性評估試驗的方法對 CBID 系統的可用性進行評價，綜合運用口語分析法、任務分析以及錯誤分析法等方法，對用戶試驗的過程和結果進行分析，將定性的描述性實驗數據量化到 CBID 系統具體的頁面和功能模塊。再次通過從用戶實際執行任務的情況和用戶對系統的評價兩個方面，分別對 CBID 系統的輔助性指標、效率性指標、創新性指標和滿意度指標進行評價，綜合評價系統的可用性。最后，通過 CBID 系統可用性與 ICAID 系統可用性的比較分析，對基于案例的輔助設計進行驗證，并對 CBID 系統目前存在的問題進行分析，確立 CBID 系統下一步優化升級的主要方向。從計算機輔助設計系統

3、開發的角度，對系統開發的關鍵過程進行描述和分析，為設計型系統的開發提供了一條全新的思路。可用性研究的成果有助于開發更好用、更滿足用戶需求的高可用性輔助設計系統。：可用性；CBID 系統；對比性研究；可用性評估；口語分析法；任務分析法IIAbstractBased on the usability research of ICAID system for Tenth National Five-year Science and Technology Project, this paper farther discusses the usability of CBID (Case-based In

4、dustrial Design) system which had been developed by the project of National High Technology Research and Development Program of China. By comparing the usability between ICAID system and CBID system, the feasibility of Case-based Reasoning in product design has been confirmed.How to evaluate the hig

5、h usability system is a hot issue in the field of computer-aided design and the artificial intelligence. The usability research of CBID system is continuative and deep research about the computer-aided design system. Firstly, based on the problems of the ICAID system usability research discovering a

6、nd the user requirement analysis, a method of Case-Based Reasoning in product design is introduced, and the main function module and system framework are constructed. Secondly, an experiment for usability evaluation was carried out, and an integrated method of protocol analysis, task analysis and er

7、ror analysis was adopted for experimental analysis, it can quantify the qualitative descriptive data about the design process to the specific interfaces and module. Thirdly, by the analysis of both the objective design behavior and the subjective appraises to the system, the four dimensions of CBID

8、system can be evaluated which are Assistance、Efficiency、InnovationandSubjectiveSatisfactiondimension.Lastly,comparingthe usability level between ICAID system and CBID system ， the feasibility of Case-based Reasoning in product design can be confirmed; moreover, by analyzing the errors and problems f

9、ound in the process of the experiment, the paper provides also the suggestions of system optimizing and upgrade in the next step.From the point of view of Computer-Aided Design system development, this paper presents some key process of the system development, which has provided a new method for the

10、 expert system. The achievement of usability research is helpful to develop a high usability aided design system which is easier to use and moreresponsive to user demand.Keywords: Usability Evaluation; Usability Test; CBID System; ComparativeAnalysis; Protocol Analysis; Task AnalysisIII湖 南 大 學性本人鄭重：

11、所呈交的是本人在導師的指導下進行取得的研究成果。除了文中特別加以標注的內容外，本不包含任何其他個人或集體已經或撰寫的成果。對本文的研究做出重要貢獻的個人和集體，均已在文中以明確方式標明。本人完全由本人承擔。本的法律后果作者簽名：日期：年月日使用書本校保留并向 閱和借閱。本人作者完全了解學校有關保留、使用的規定，同意學有關部門或機構送交湖南大學可以將本的復印件和，被查的全部或部分內容編入有關數據庫進行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等。保存和匯編本學位本屬于1、2、不，在年。后適用本書。（請在以上相應方框內打“”）作者簽名：導師簽名：日期：日期：年年月月日日I第 1 章緒 論1.1研究的背景1.1

12、.1 可用性問題的提出可用性問題的提出源于人機交互研究。目前，可用性研究雖然在國外已經有一定的發展，但在國內的企業和設計公司中還未成為主流的設計。貫以式樣和造型為中心的設計越來越用戶日益增長的需求，用戶頻繁的要求改進設計或系統，這些問題使得可用性研究成為設計研究必然的趨勢。此外，激烈的市場競爭要求具有較高的可用性，可用性水平的高低已成為區分和評價質量高低的標準。另一方面，企業在開發過程中，提高可用性可以節約開發成本1，根據 Leder and Prasad 對軟件工程成本估計的研究表明，63%的大型軟件項目嚴重超出預先的成本估計，主要與軟件開發過程中忽視可用性的問題有關：用戶頻繁的要求改進設計

13、，被忽視的用戶任務2 。在國外，各行業特別一些著名的公司，與設計研究機構均對設計中可用性研的可用性問題展開研究，并取得了一些成果，形成了適合本企業的究方法與動化、電訊設計流程。如 IBM 公司的可用性設計已經涉及到了財政、零售、自、電子商務、等方面。微軟公司正致力于開發能實現殘障人要求的技術，而且他們能不同種類的殘障人，如視力殘障人，殘障人，移動不便者，語言說話不便者，認識能力有缺陷的人等，并且不同的人，對他們的行為特征進行分析，研究出相應的適合他們的設計原則。而蘋果公司的設計更側重于在的可用性測試，他對的可用性測試有了較深入的研究，而且成為推出前很重要的一個環節。這種測試的目的是為了能夠確保

14、每個用戶能獲到令人滿意、效果優良、關系連貫的內容。此外，芬蘭赫爾辛基技術大學(HUT)和藝術設計大學 (UIAH)花了五年時間（1997-2001）合作研究了一個課題：的易用性3。課題旨在解決與理解信息信息中精美中使用相關的問題，努力設計出讓人滿意、合適的。1.1.2 國內外可用性研究狀況分析比較國內外可用性研究的差異主要體現在以下三個方面：（ 1） 研究出發點不同。國外傾向于把可用性研究作為提升企業競爭力、產品競爭力的，并從企業發展戰略的角度思考的可用性問題，因此，參與包括專業技術、項目參加者、組織和高級執行官，往往在、設1計、生產、管理等方面，強調提高可用性。而國內則傾向于把可用性看作特定

15、開發的戰術，試圖通過提高特定的可用性體現的競爭優勢，因此，大多國內企業不具有專門的可用性研究部門。（2） 研究方法上的差異。在國外，的可用性研究貫穿于整個開發開發過程，稱之為階段均有較為成的“可用性工程”（usability engineering），并且在相應可用性評估方法，如啟發式評估、認知過程瀏覽、任務分析及可用性測試等。而國內，可用性的研究則集中在用戶調研和最終的測試方面，缺少用戶參與及設計評估的中間步驟。（ 3） 參與人群不同。國外參與研究的人群除了可用性之外，還包括工業設計師、人機工程、用戶研究、市場計劃師等。而國內大都認為是可用性研究的事。1.1.3 可用性的定義可用性研究于用戶

16、界面研究，但可用性不僅僅是用戶界面范疇的研究問題。通俗的說，系統和的可用性包括了易學、高效、好記、少錯、滿意五個方面的含義4。在有關的國際標準 ISO9241-11、ISO14598、ISO9216-1 中分別對可用性質量作了范圍更加廣泛而確切的定義，可用性（Usability）是交互式 IT 產品/系統的重要質量指標5-6，指的是對于用戶的易學、高效、好記、少錯和滿意的程度，即用戶能否使用實際上是從用戶角度所體驗到的/系統完成任務，其效率如何，感受怎樣，。綜合所質量。因此，是競爭力的有的可用性的定義發現，可用性的內涵均包括以下幾個方面的信息： 使用目的：系統目標與用戶目標；使用環境：包括用戶

17、、任務、設備和環境等內容； 預期或實際的有效性、效率和滿意度指標。有效性指的是用戶完成特定任務和達到特定目標時所具有的正確和完整程度。效率指的是用戶完成任務的程度和所使用之間的比率。滿意度是一個主滿意程度。觀的指標，體現在用戶使用可用性定義中各要或系統時的間的相互關系如圖 1.1 所示。可用性的定義是一個廣義上的概念，在不同的領域，如設計、計算機軟硬件、信息家電以及軟件等不同的交互式儀器設備和系統中，其可用性指標的內涵根據具體的交互目的體現出差異性，因此，本研究結合系統的使用目的，將對系統影響最直接、權重最大的指標作為可用性分析的主體。2圖 1.1 可用性的含義圖片來源：設計可用性研究方法71

18、.2 前期研究成果1.2.1 ICAID 系統的研究成果1999 年，湖南大學趙江洪教授等提出了 ICAID（Internet-based Computer AidedIndustrial Design）的概念8，并在“十五”科技攻關項目期間，結合項目專題基于設計知識與用戶知識的網絡化數控機床造型設計與人性化界面技術及應用研究9-11,趙江洪教授的課題組進行了一系列的研究工作，并結合理論研究的成果用于實踐,以解決我國數控機床工業造型設計中的諸多難點, 開發出基于 Internet 的計算機輔助工業設計系統ICAID 系統12,同時建立了初步的工業設計師和工程技術的合作設計平臺，設計師能夠基于開

19、發的 ICAID 系統進行數控機床的外觀造型設計工作，并系統中的模型和設計資料。ICAID 系統的登錄及選擇頁面如圖 1.2 所示。圖 1.2 ICAID 系統界面3在 ICAID 系統構建的后期，為了驗證 ICAID 系統在實際應用過程中的可用性水平，組織了對 ICAID 系統的可用性進行評估，評估于 2005 年 1 月 11 日1月 20 日分別在北電院高技術、沈陽中捷機床、沈陽第一機床廠、濟南第一機床廠、江蘇多棱機床、南京數控機床有限公司、漢川機床公司等國內 7 家數控機床生產企業進行，試驗數據分析及系統可用性分析工作主要在 2005 年 2 月5 月完成，ICAID 系統的可用性研究

20、的結論是：用戶能夠使用系統完成規定的設計任務；在 ICAID 系統的使用過程中， 發現了系統存在的一些可用性問題。具體來說，ICAID 系統的可用性研究中緊緊系統的構建及系統試運行情況,對 ICAID 系統進行了可用性評估和評估策略及方法的研究。ICAID 系統可用性研究主要解決的問題和取得的研究成果有13:評估 ICAID 系統可用性指標,及評估結果綜合反映了 ICAID 系統的可用性； 確立 ICAID 系統可用性評估框架,具體定義了系統的可用性評估思路及方法；對 ICAID 系統進行可用性評估,對評估數據作了具體的分析,得出當前評估對象的可用性水平；總結概括了 ICAID 系統存在的主要

21、問題及系統優化的方向。1.2.2 CBID 系統的提出和“863”期間的研究成果在“十五”攻關項目 ICAID 系統的基礎上，借鑒了“十五”系統的研發過程中及運行之后的問題和經驗，主持“863”的科技攻關項目基于案例的工業設計技術與輔助設計系統及應用研究，在 ICAID 系統可用性技術、數控機床工業設計技術、工業設計知識表達技術、數控機床 CBID 技術等支撐下，通過為國內主要數控機床主機廠提供一系列機床裝備的造型設計，構建基于案例的計算機輔助工業設計系統，研發了一個全新、完全知識的基于案例的計算機輔助工業設計（CBID）系統，使之成為具有先進水平的計算機輔助設計和制造系統，并且具有優良的可用

22、性水平。“863”期間解決的問題和取得的研究成果主要有：在與 9 家大型數控機床生產廠家的實際合作項目的設計方案基礎上，分別對機床外觀進行造型設計、色彩設計、形象設計，對建設形成典型數控裝備內容進行研究，并為下階段的系統實現奠定基礎。工業設計知識的表達技術研究是 CBID 系統的主要支撐技術，也是從對數控機床工業設計知識本身的研究到知識應用系統轉化的重要環節。以基于案例的推理（CBR）理論作為切入點，將工業設計過程描述為一個從問題初始狀態經歷若干中間狀態到達目標狀態的類比推理的問題求解過程。4分別基于概念驅動和數據驅動的檢索技術、基于驅動情境的重用技術、工業設計案例修改策略與修改方式、CBID

23、 系統中案例儲存與新案例生成機制和CBID 系統平臺實現機制五項技術進行研究， 并完成了基于案例的工業設計（CBID）系統的構建。1.3 課題來源屬于“863”本的科技攻關項目專題基于案例的工業設計技術與輔助設計系統及應用研究的后續研究工作，主要著眼于系統構建及構建后，對 CBID 系統進行可用性評估及評估方法和策略方面的研究，試圖通過 CBID 系統可用性評估，發現 CBID 系統可能存在的可用性問題，優化和改進 CBID 系統，保證用戶能夠高效、滿意的使用 CBID 系統,并且與之前開發的 ICAID 系統的可用性進行比較分析，與基于知識的系統相比，對基于案例的設計思想的可行性進行驗證，并

24、最終確定 CBID 系統進一步優化升級的方向。1.4的研究目標與主要工作本文研究的主要目標是通過 CBID 系統進行可用性試驗和評估，對基于案例的輔助設計系統的可用性水平進行評估，并且提出 CBID 系統的合理性及其優化的可行方案，通過研究對系統平臺和系統功能模塊進行擴展，進而提高系統可用性。本文的主要研究工作涉及兩個主要的方面，一方面關于 CBID 系統的構建， 具體包括 CBID 系統的用戶需求分析、目標定義，以及系統主要功能的構建；另一方面關于 CBID 系統的可用性評估，具體包括 CBID 系統可用性評估試驗的設計，可用性試驗方法的選取和論證，可用性試驗數據的收集和對于數據的分析。基于

25、試驗的結果及數據分析的結論，對 CBID 系統的可用性指標進行評估，并且根據 CBID 系統可用性評估的結論，與 ICAID 系統的可用性水平進行比較，對基于案例的輔助設計思想進行驗證，揭示 CBID 系統目前存在的主要關鍵問題，并最終確定 CBID 系統進一步優化的主要方向。5第 2 章CBID 系統可用性用戶需求及系統實現2.1 CBID 系統可用性用戶需求分析2.1.1 ICAID 系統可用性評估試驗結論ICAID 系統可用性研究通過對 7 名試驗用戶完成試驗任務的分析，從中發現了測試用戶的一些實質需求，分析出了一套穩定的需求內容，為接下來的研究內容提供了的基礎，ICAID 系統可用性主

26、要通過系統的輔助性、效率性、創新性及滿意度等四個指標綜合體現。ICAID 系統可用性的研究發現系統的創新性較高，而輔助性和效率性等均偏低。此外，系統通過口語分析法和對測試用戶任務行為進行分析，通過任務分析對 7 名用戶完成試驗任務的流程分析發現，大部分試驗用戶完成設計任務具有相似的統一模式，即經歷選擇方案了解方案修改方案細化方案的四個過程，實際上是一個設計概念逐漸實現的過程。然而，用戶在設計過程中也出現了一些問題，主要問題可以歸為面：第一，ICAID 系統模塊的結構設置過于緊湊，缺少開放性，導致了系統一些重要的知識和案例模塊沒有發生作用，沒有與設計過程緊密的結合，在 7 名試驗用戶中僅有南京數

27、控機床廠的用戶在試驗任務一中恰當的使用了知識庫和案例庫的知識類型。第二，ICAID 系統主要模塊之間關系存在不合理方面，具體體現在系統的方案描述部分和方案優化部分的結構關系上，這種結構關系容易造成用戶操作模式的錯誤，即從選擇方案的階段誤入到方案優化的模塊中，降低了用戶作業的效率。第三，系統主要模塊之間缺少記憶性，表現為在切換模塊的過程中數據的丟失。北電院的試驗用戶在運用系統配色器和配件庫的過程中，在切換到其它同一層級頁面后，已經選擇的色彩和配件均已丟失，從而導致了重復的作業。ICAID 系統的可用性評估試驗證明了基于知識和技術的輔助形式能夠為用戶提供有效的幫助，但通過試驗也在一定程度上反映了這

28、種輔助形式的局限性，主要體現在以下幾個方面：第一，系統主要功能模塊結構之間的不合理性，表現為一種線性特征，方案描述模塊與方案優化模塊之間過于緊湊、缺少開放性，知識庫和案例庫模塊與設計流程分離，缺乏必要的引導性，導致了用戶設計過程中知識的匱乏。第二，知識庫的知識內容過于寬泛，與具體的設計案例相脫離。在試驗過程中，用戶很少去瀏覽系統的實例庫和知識庫的內容，用戶認為在其選擇確定了系統的方案之后，最需要有一些有關修改方案的具體的知識內容。這樣有助于用戶6快速的完成設計任務。第三，知識庫的知識內容過于淺顯，沒有考慮到熟練用戶與新手的差異性， 其知識內容適合于新手，而對于熟練的用戶沒有很大的幫助。第四，作

29、為技術輔助部分的一些模塊還存在一定程度的問題，如系統的草圖器模塊的開發只局限于特定種類的機床，從而導致了很多用戶在錯誤的模式下試圖通過草圖器檢索到系統的設計方案。第五，系統的輔助設計部分還存在一定程度的局限性，可供用戶修改和調節的空間過于狹小，系統僅僅支持對方案進行色彩和配件的修改，以致用戶很大一部分操作都是在系統外完成的。總體來說，現有 ICAID 系統的基于知識的輔助設計形式確實可以為用戶提供有效的幫助，但知識提供的形式與具體的設計過程脫離，這是影響 ICAID 系統輔助性指標及效率性指標的關鍵問題。因此，而在 CBID 系統的開發過程中，更應該需要地考慮知識的組織與表達方式方面的問題。2

30、.1.2 CBID 系統用戶需求分析ICAID 系統可用性分析的結論和可用性參數是 CBID 系統需求分析和系統實現的主要依據。CBID 系統的需求分析主要在系統開發的早期階段14，目的是要盡可能的去理解用戶，從而滿足用戶對于系統的新的功能需求。通過 ICAID 系統可用性的實驗結論，對 CBID 系統用戶需求進行分析，CBID 系統的開發是作為ICAID 系統的更替來處理的，繼承 ICAID 系統的用戶需求，同時又改進 ICAID系統存在的主要問題，ICAID 系統的實驗結果對用戶需求的不足之處進行改進作為后繼步驟中系統可用性分析的依據。通過上述 ICAID 系統主要存在的問題可以清楚知道，

31、CBID 系統對輔助性能方面需要改進的，主要是：第一，系統知識的優化，首先是知識內容方面，在系統人機工程知識、色彩知識、造型知識和結構與工藝知識等知識類型的基礎上，要提供一些有性、與具體的設計案例相結合的知識內容。另一方面，知識提供形式的優化，采用圖形化、動態的知識呈現形式代替文字化、靜態的知識表現方式。第二，CBID 系統主要需對系統模塊結構進行優化。包括在模塊本身和模塊之間關系的優化兩個方面，實現對具體設計方案的知識支持，實現系統內方案的檢索、修改和。此外，CBID 系統的輔助性指標要現有的輔助形式的局限性，對現有知識輔助框架進行完善，同時引入一些新的知識表達及處理手法，和一些全新的輔助設

32、計思維方式。72.2 CBID 系統實現基于 ICAID 系統的可用性實驗和用戶需求分析的結論，研究引入了基于案例的推理的思想，基于案例的推理（CBR）的研究于 Schank 提出的動態記憶理思想是通過對過去案例的推理，來獲得對于當前案例的解決方法12，論，其基于案例的推理的流程如圖 2.1 所示，主要包括案例檢索、案例重用、案例修改和案例保存四個部分15。案例檢索主要是從系統的案例庫中檢索與當前問題相似的設計案例，主要是明確問題之后用戶通過索引方式對案例庫中案例進行檢索， 得到與設計問題匹配的最相鄰幾個案例16；案例重用是重用檢索案例的過程；用戶通過檢索和重用對案例進行選擇察看評估，選擇最適

33、合的某個案例進入修改模塊，對所選案例進行修改；案例則是新案例生成并被到系統案例庫的過程。從科學思路和知識表達上看，基于案例的推理最接近工業設計過程中，人的認知過程和設計思維，特別適合揭示工業設計這個形象思維和邏輯思維并重的設計過程中與新方案產生有關的創新思維問題。圖 2.1 一個典型的 CBR 流程圖片來源：Theory and design in the first digital age2.2.1 CBID 系統的結構“系統”是由相互作用、相互依賴的若干組成部分結的具有特定功能的有35機整體，軟件界面包括命令語言界面、菜單界面、自然語言界面、回答式對話界面、填表界面、WIMP 界面、點擊界

34、面三維界面22 。基于案例推理的設計思想，并結合工程設計與工業設計進行數控機床造型設計的程序與方法，系統開發提出了 CBID 系統的框架模型，如圖 2.2 所示。它們主要是通過登陸模8塊、問題選擇模塊、造型檢索模塊、問題檢索模塊、設計情景模塊、方案描述模塊和修改器模塊這些功能模塊來實現的。登陸模塊：用戶使用，并登陸 CBID 系統。問題選擇模塊：用戶確定設計問題的類型，并決定選擇造型檢索檢索設計案例，或通過問題檢索檢索案例。造型檢索模塊：在造型檢索部分，用戶可以通過調節和輸入機床的意象尺度、機床外形、機床所屬側面輪廓類型、機床的開門方式和開門數量等，進行案例檢索，并獲取符合當前問題的匹配案例。

35、問題檢索模塊：在文體檢索部分，用戶可以通過模糊的問題進行案例檢索， 如用戶需要保持機床的品牌風格、保持人機、具有良好的工藝性等問題，從而獲得符合的設計情境。方案描述模塊：在方案描述模塊，設計是可以詳細的查看所選案例的詳細信息，包括開門方式、開門數量、側面輪廓類型、意象類型，以及案例的三視圖、虛擬三維演示等案例描述內容。設計情境模塊：在設計情境模塊，設計師可以查看選擇案例所屬的情境類型， 設計師采用的設計策略等內容。修改器模塊：在修改器模塊，設計師能夠對選擇的案例進行修改和設計，可修改的內容包括整體輪廓的修改，以及部件的修改，如門、色彩、標識以及裝飾條等。圖 2.2CBID 系統的框架模型圖片來

36、源: CBID 系統的開發與實現研究1792.2.2 CBID 系統的功能模塊用戶的使用流程主要是在系統的功能模塊上建立的，使用 CBID 系統一方面是通過使用系統功能模塊進行數控機床的造型設計，對造型設計過程中遇到新的造型問題得以求解，從而達到最終的設計目的。功能模塊的如圖 2.3 所示。根據用戶的差異及用戶的具體造型設計目標的不同,在選擇系統登入及對任務進行作業的方式上會有不同的選擇。因此，用戶可以選擇分別從機床造型問題及設計要求入手。一方面，當用戶進入機床造型問題初步檢索頁面，可以看到根據測試用戶的目標任務的不同，可選擇機床類型進入對方案的檢索頁面。另一方面，從設計要求入手進入對方案問題

37、檢索頁面，系統的不同問題檢索頁面如圖 2.4 所示。案例是構建一個 CBID 系統的基礎，案例涉及到推理的每個環節，系統中案例的組織、案例的內容和案例的表達方式直接關系到用它來解決相似問題的質量和效率36-37；而系統推理過程中所涉及的是以案例為載體，通過案例中知識的遷移來體現的。圖 2.3 CBID 系統功能模塊用戶帶著明確問題登入系統之后，通過索引方式對系統進行初步檢索，得到與設計問題匹配的最相鄰幾個案例，再通過用戶對案例進行選擇察看評估，選擇最適合的某個案例進入修改模塊，對所選案例在方案描述頁面進行修改,以此對目標方案進行描述,其次,對系統方案的展示可以通過三視圖與虛擬三維展示兩種方式進

38、行察看。在對方案進行描述后進入到設計情景頁面，在情景模塊里可以找到與修改數據描述相鄰的案例，即對之前方案描述的再檢索。進入方案整體輪廓的修改、 修改部件與配色頁面，這部分模塊是對系統方案進行完善的過程，修改方案的整體輪廓之后，會發現系統方案原本的部件與修改輪廓后的方案不一定適合，這時通過對機床部分部件進行修改，為方案進行配色及添加標識、色帶等修改，對系統方案進行完善。通過對 7 位測試用戶的試驗進行任務分析可以顯現10測試用戶在完成設計任務的從模糊到清楚的設計流程。具體的用戶使用流程如圖2.5 所示。圖 2.4 CBID 系統問題選擇頁面CBID 系統是由以上所說的功能模塊及知識模塊。輔助設計

39、功能的功能模塊跟實際的設計流程是相互對應的，分別表現在方案的類型選擇、方案造型檢修改、最終方案輸出等問題上。在 CBID索、方案描述與展示、對方案進行系統中，案例的描述性表達主要是指涉及數控機床工業設計的造型要素，包括結構、造型的局部特征、造型的整體特征、造型的評價、造型到結構的關系、造型的方法等方面。用戶根據的設計目標在方案選擇頁面加以選擇，造型檢索模塊中主要包括：意象尺度圖、預期的外覆蓋件、關鍵輪廓、開門數量、開門方式這五個方面來對方案進行描述38。為了進一步調整和設計相匹配的設計，分別從修改整體輪廓、修改部件與配色等方面進行修改來完成設計步驟。設計流程結束后，用戶還可以根據三維電子模型進

40、行離線修改。需求通過修改的三維圖或原始的圖 2.5 CBID 系統用戶設計流程11第 3 章CBID 系統可用性實驗及實驗分析3.1 CBID 系統可用性評估實驗目的CBID 系統可用性實驗的目的主要包括以下三個方面的內容：第一,測試 CBID 系統的確切使用程度，幫助更好的了解用戶在使用 CBID 系統的時所發現的問題,以及系統的整體可用性能。第二，通過用戶對系統的實際更好的了解用戶在使用 CBID 系統時遇到的問題，并且給出相應的反饋對 CBID 系統進行評價，進一步改進用戶界面及系統的功能，并能夠擴充案例庫。第三，最后通過“十五”期間的系統可用性研究結論與“863”項目中的 CBID 系

41、統可用性研究結果進行比較性分析研究，得出有利數據，為系統下一步的系統界面及系統優化和擴展提供依據。3.2 CBID 系統可用性評估策略3.2.1 CBID 系統評估評估策略中所做的評估測試是否真實地測量了與實際在外的實際使用相關的某些可用性指標，其中存在著評估結果有效性方面的問題。一般影響有效性的主要因素主要有三個方面：在 CBID 系統的評估測試選擇了不適當的用戶。在系統開發過程中，對于用戶有著明確的驗結論的有效性。，如果選用系統用戶以外的用戶進行評估測試，必然會降低試試驗設計了不恰當的用戶測試任務。過于會影響結論的有效性。或者過于容易的測試任務同樣沒有考慮到時間約束和因素的影響。如果在試驗

42、過程中沒有嚴格按照試驗的時間規定，必然會對整個試驗過程中用戶的心理狀態產生影響，并進一步的影響到試驗進程和試驗結論。此外，CBID 系統的評估還與系統的開發設計程序有很大的關系，CBID系統的評估是在系統設計基本完成的情況下進行的。CBID 系統的設計在程序上大體可分為兩個方面，一方面，根據用戶需求的分析，逐步確立系統的基本功能、工作模式、其運行機制以及系統進行管理的模式。另一方面，主要是關注系統的細節方面，包括 CBID 系統的主要輔助功能的實現、知識庫的和案例庫的建立、部件庫的構建、系統平臺的實現方式等功能型模塊；還包括系統的視覺設計，如12系統屏幕風格的確立、系統頁面的結構、菜單的結構、

43、圖標圖形的設計等。3.2.2 CBID 系統可用性測試評估方法選取目前，系統的可用性評估測試存在多種方法，根據各種方法在設計開發過程中的應用情況，主要包括可用性測試、用戶法、評審法、認知過程瀏覽和用戶反饋法，如認知過程瀏覽和評審法等適合系統開發過程中，對系統概念或系統原型進理論上來說直接觀察并試，而可用性測試則主要高真的系統進行評估。在用戶實際操作中遇到的問題是最基本的可用性方法,以此來評價系統的可用性。不管是為了獲得任務分析的數據，還是為了獲得已有系統在真實現場的可用性情況，本文具體 CBID 系統及所要達到的目標,對CBID 系統進行可用性評估的過程中，主要采取可用性測試法和用戶法相結合的

44、方法用戶實際使用情況來進行系統的測試，通過測試用戶完成指定任務的情況來獲取系統客觀的性能參數。CBID 系統測試用戶完成指定設計任務時所做一系列的設計流程，CBID 系統派生的特征組成了行為空間，通過對行為空間的分析可以反映出結構空間的復雜程度及合理性，對功能模塊也確定了它的功能實現。圖 3.1CBID 系統的使用行為分析根據可用性試驗的經驗公式：p=1-(1-)n,其中，n 是測試用戶的人數， 是一個測試用戶發現任何一個問題的可能性。Nielsen 和 Landauer 通過對可用性試驗的統計發現， 大約是 31%。所以，一般在有 6 個被試用戶參加的可用性試驗中，系統可以發現 89%的可用

45、性問題18。可用性測試技術具有較高的度。可用性測試是實驗的一種應用形式，具13有科學性特征，體現為一種研究策略19。在測試過程中我們采取錄象法與問卷法來收集用戶行為反應數據。用戶并觀察用戶怎樣工作是最為重要的也是最簡單的可用性方法，它更能幫助測試者用最直接的方法程中的操作特點和態度，有助于提高測驗的準確度。用戶在使用過錄象用戶實際使用系統的數據同樣非常重要，它直接了用戶是怎樣完成測試任務的，包括不同用戶在測試中使用系統功能的頻率和錯誤信息發生的頻率。還可以下測試中用戶的全部操作信息，有利于事后對使用模塊的研究分析，這對系統的下一次改進提供了很大的幫助。直接向用戶提出滿意度的問題，詢問他們喜歡或

46、不喜歡哪些系統功能是最為簡單的可用性研究方法，結合用戶問卷，從實際操作數據到整體感覺兩個層面上反映系統的問題。本文為后續對 CBID 系統與 ICAID 系統的可用性進行對比分析，在 CBID 系統的可用性評估策略及實驗方法上都采取了與 ICAID 系統測試方法一致的方法， 目的是為了確保 CBID 系統與 ICAID 系統可用性對比研究的可靠性及有效性兩個方面。盡可能得出最準確的對比數據分析。在系統評估過程中涉及到的可靠性與有效性是以上提到的評估策略及方法的主要問題所在。3.2.3 評估策略中的用戶差異分析用戶的差異和用戶任務是可用性研究的兩個關鍵問題，據研究顯示，在關于系統可用性的比較研究

47、分析過程中，發現十個影響最大的因素中，有 4 個是由于用戶差異因素造成的，其中包括最大的 3 個因素；有 2 個是由于任務差異因素造成，因此，了解用戶和準確選擇實驗用戶是可用性工程的一個重要方面。系統試驗用戶的選擇主要根據三個方面區分用戶經驗，分別是對于系統的經驗，對于計算機的熟練程度，以及對于任務領域的經驗，用戶分為新手用戶、熟練用戶或是在兩者之間的一個用戶，大多數的用戶界面都需要新手來對系統進行4測試，如圖 3.2。圖 3.2 系統用戶經驗水平圖片來源: 數控機床 ICAID 系統的可用性研究14當然，還有不少用戶是使用熟練用戶進試的。有時候還有對界面上不熟悉的測試用戶進行一些培訓，這種情

48、況通常發生在用戶對以前的交互技巧有使用經驗，而對新功能不了解的情況下。所以在對 CBID 系統進用戶進行幾分鐘的熟悉過程，這是有必要的。試之前先讓測試不同的知識背景和計算機操作水平的測試用戶在使用系統時會具有不同的效率水平，而要想找到具有完全一樣的知識背景和能力的用戶是不可能的。其次，使用一個系統過程中有兩種情況出現，一種情況是，系統容易學習但是效率不高；另一種情況是，學習起來比較統出現一些不可靠因素的主要，但熟練之后用戶的效率很高。這也是導致系。但是對于新手用戶來說，使用時容易學習的系統同時也會便于熟練的用戶來使用，所以本文主要是想通過對系統可用性進行比較分析來幫助系統更容易學習。同時，系統

49、的用戶群還是存在著一定的差異，比如個人喜好與個性特征的不同，按照用戶不同，選擇的作業的流程也不同，20這也證實了用戶體驗目標與可用性目標之間存在著權衡折衷的問題 。交互界面設計通常具有明確的目的性，有些界面設計是專門為新手用戶提供的，比如說大型書店里用來搜索書籍擺放位置的系統界面，除此之外,還有像安裝程序等不斷在替換的程序，是需要先看使用說明的界面。不過，界面在大多數情況下都要滿足面向新手用戶和熟練用戶兩種使用風格。在實際的使用過程中，用戶通常很少對系統的每個方面都達到深入了解的情況，其實幾乎所有復雜的系統都有很多功能和使用方式，但是用戶都只用到了其中的小部分的子任務，就算是對系統很熟悉的用戶

50、也會對完成具體操作任務。不常用到的部分感到陌生，他們也會使用幫助來對系統的操作領域及其他系統相關領域中有著廣泛知識的用戶，在系統界面上就可以運用專業術語。用戶在使用系統的過程中，系統也不需要時刻提示用戶所做的具體步驟及各選項的意思。用戶除了以上所說的外，用戶之間的差異也很重要。就比如說系統設計方面，一個程序員用了四周時間編寫了一個程序，而另一個程序員卻要花兩年的21時間來編寫，而且很可能前者比后者編寫的程序質量更好。3.2.4 系統可用性中用戶間測試與用戶內測試可用性測試常常用于兩個或多個系統之間的可用性比較,它有兩種基本的方4法來選擇測試用戶 ：（1）用戶間測試(between-subjec

51、t test-ing)，在不同的系統測試中使用不同的測試用戶,在某種程度上說是最簡單和最有效的方法。（2）用戶內測試（within-subject testing），是要讓所有測試用戶來使用所有被測試的系統。用戶間測試是一種保守的設計，但是對于它來說，用戶技能存在著極大的個體差異，所以用戶間測試中的每個測試用戶只參與一個測試過程，盡量為每一種15不同測試準備大量的測試用戶,以盡可能得抵消各組測試用戶之間的隨機差異。可靠的分配用戶測試的方法有兩種，一種是隨機分配，它是最簡單和最好的，每個參與試驗的用戶都有相等的機會被分到任何一組，這樣，能把各方面的偏向減到最小，但是因為測試用戶差異的，它需要大量

52、的測試用戶進行試驗。還有法就是為系統分配測試中所需要的用戶人數相等，可以按照不同的部門分配測試用戶，可以按分類。長女分類或是按照計算機使用經驗和知識水平用戶內測試像用戶間測試由于差異影響到測試結果，讓所有測試用戶來使用所有被測試的系統的話能自動抵消差異。但是因為它也有不利之處，在重復條件下學習很多項目，也許會對此操作作業感到厭惡或疲倦，而且，測試用戶在學習使用過第一個系統之后，在使用第二個系統時，就不算是新手用戶了， 幾個系統之間一般都有存在一些共同的技能，所以一般測試用戶在使用第二個系統時都比第一個系統用得好。為了避免這種現象存在,一般情況下是準備兩組測試用戶,讓一組人先使用一種系統，讓另一

53、組人先使用另一個系統，之后再交換使用進試。因此，為了避免用戶內測試對系統的先學干擾，在 CBID 系統可用性評估試驗中，選擇了用戶間測試的方法，即選擇了與 ICAID 系統可用性測試用戶不同的其他用戶參加，但考慮到兩個系統之間可用性水平的比較和分析，實驗嚴格了用戶變量的數量和技能，主要包括數控機床知識背景、計算機經驗、數控機床造型設計經驗等內容。3.3 CBID 系統可用性評估實驗通過以上的論述，我們確定了 CBID 系統可用性評估試驗的目標，CBID 系統用戶的需求以及系統界面設計的實現過程，并且分析對 CBID 系統進行評估的可行性以及所采用的方法。這些都為具體的試驗任務及其實施的方式提供

54、了理論上的支持。3.3.1 CBID 系統可用性實驗的用戶尋找合適的測試用戶對系統評估來說是有著重要意義的，所選的測試用戶直接影響到測試結果，如果測試計劃面向的是只有少數測試用戶的話，就不能選擇那些特殊的人作為用戶。如果要使用人作為測試用戶的話，就應該從不同的用戶群眾中選擇用戶，這樣就能把主要種類的預期用戶都考慮在內。系統是特定類型的用戶而設計的，比如兒科門診的、倉庫管理員、律師等用戶而有性地設計系統的。這些用戶群體或多或少地具有一定的共同性，因此，可以直接從幾個不同的使用對象中找測試用戶。16CBID 系統，為了獲得盡量準確的實驗數據,主要是由有多年機床造型設計經驗的專業設計師為用戶進行 C

55、BID 系統評估試驗。這樣能更系統可用性測試評估的可靠性。的體現 CBIDCBID 系統中選取的測試用戶有 7 位，其中 7 位測試用戶都有多年的機床設計經驗的設計師。3.3.2 口語分析法口語分析法（Protocol Analysis），又稱為有聲思維法（Think Aloud Method），是通過分析被試者的口語報告（Verbal Reports），獲取被試者認知和思維活動信22-24息的法。口語分析法是 CBID 系統可用性評估試驗所使用的分析方法。口語分析法是心理學研究中關于“過程研究”的一種有效的方法25。在可用性工程方法中可以說是最有價值的方法。它主要是觀察被試者心理活動及整個實際操作過程,通過系統從而驗證心理活動的因果關系。用戶在使用系統時