Name: evaluating usability aspects of a mixed reality solution for immersive analytics in industry 4.0 scenarios
Uploaded: 2020-10-06T13:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Evaluating Usability Aspects of a Mixed Reality Solution for Immersive Analytics in Industry 4.0 Scenarios at JoVE.com

Forfatterne har intet at anerkende.

Alle materialer og metoder blev godkendt af den etiske komité ved Ulm Universitet og blev udført i overensstemmelse med de godkendte retningslinjer. Alle deltagere gav deres skriftlige informerede samtykke.
1. Etablere et passende studiemiljø
BEMÆRK: Undersøgelsen blev udført i et kontrolleret miljø for at klare den komplekse hardwareindstilling. De anvendte mixed reality-smartbriller (se materialetabellen) og den bærbare computer til 2D-appli...

<ol>
	<li>Korinth, M., Sommer-Dittrich, T., Reichert, M., Pryss, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Design+and+Evaluation+of+a+Virtual+Reality-Based+Car+Configuration+Concept.">Design and Evaluation of a Virtual Reality-Based Car Configuration Concept.</a> Science and Information Conference. , 169-189 (2019).</li><li>Whalen, T. E., No&#235;l, S., Stewart, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Measuring+the+human+side+of+virtual+reality.">Measuring the human side of virtual reality.</a> IEEE International Symposium on Virtual Environments, Human-Computer Interfaces and Measurement Systems, 2003. , 8-12 (2003).</li><li>Martens, M. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=It+feels+real:+physiological+responses+to+a+stressful+virtual+reality+environment+and+its+impact+on+working+memory.">It feels real: physiological responses to a stressful virtual reality environment and its impact on working memory.</a> Journal of Psychopharmacology. 33 (10), 1264-1273 (2019).</li><li>Keim, D. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Information+visualization+and+visual+data+mining.">Information visualization and visual data mining.</a> IEEE transactions on Visualization and Computer Graphics. 8 (1), 1-8 (2002).</li><li>Dwyer, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Immersive+analytics:+An+introduction.">Immersive analytics: An introduction.</a> Immersive analytics. , 1-23 (2018).</li><li>Moloney, J., Spehar, B., Globa, A., Wang, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+affordance+of+virtual+reality+to+enable+the+sensory+representation+of+multi-dimensional+data+for+immersive+analytics:+from+experience+to+insight.">The affordance of virtual reality to enable the sensory representation of multi-dimensional data for immersive analytics: from experience to insight.</a> Journal of Big Data. 5 (1), 53 (2018).</li><li>Davis, F. D., Riedl, R., Vom Brocke, J., L&#233;ger, P. M., Randolph, A. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Information Systems and Neuroscience. , (2018).</li><li>Huckins, J. F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fusing+mobile+phone+sensing+and+brain+imaging+to+assess+depression+in+college+students.">Fusing mobile phone sensing and brain imaging to assess depression in college students.</a> Frontiers in Neuroscience. 13, 248 (2019).</li><li>Preece, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Human-computer interaction. , (1994).</li><li>Card, S. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> The psychology of human-computer interaction. , (2018).</li><li>Pelayo, S., Senathirajah, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Human+factors+and+sociotechnical+issues.">Human factors and sociotechnical issues.</a> Yearbook of Medical Informatics. 28 (01), 078-080 (2019).</li><li>Bangor, A., Kortum, P., Miller, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Determining+what+individual+SUS+scores+mean:+adding+an+adjective+rating+scale.">Determining what individual SUS scores mean: adding an adjective rating scale.</a> Journal of Usability Studies. 4 (3), 114-123 (2009).</li><li>Krahmer, E., Ummelen, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Thinking+about+thinking+aloud:+A+comparison+of+two+verbal+protocols+for+usability+testing.">Thinking about thinking aloud: A comparison of two verbal protocols for usability testing.</a> IEEE Transactions on Professional Communication. 47 (2), 105-117 (2004).</li><li>Hornb&#230;k, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Current+practice+in+measuring+usability:+Challenges+to+usability+studies+and+research.">Current practice in measuring usability: Challenges to usability studies and research.</a> International Journal of Human-Computer Studies. 64 (2), 79-102 (2006).</li><li>Peppa, V., Lysikatos, S., Metaxas, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Human-Computer+interaction+and+usability+testing:+Application+adoption+on+B2C+websites.">Human-Computer interaction and usability testing: Application adoption on B2C websites.</a> Global Journal of Engineering Education. 14 (1), 112-118 (2012).</li><li>Alwashmi, M. F., Hawboldt, J., Davis, E., Fetters, M. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+iterative+convergent+design+for+mobile+health+usability+testing:+mixed-methods+approach.">The iterative convergent design for mobile health usability testing: mixed-methods approach.</a> JMIR mHealth and uHealth. 7 (4), 11656 (2019).</li><li>System Usability Scale (SUS). Assistant Secretary for Public Affairs Available from: <a target="_blank" href="https://www.hhs.gov/about/agencies/aspa/how-to-and-tools/methods/system-usability-scale.html">https://www.hhs.gov/about/agencies/aspa/how-to-and-tools/methods/system-usability-scale.html</a> (2013)</li><li>Fang, Y. M., Lin, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+Usability+Testing+of+VR+Interface+for+Tourism+Apps.">The Usability Testing of VR Interface for Tourism Apps.</a> Applied Sciences. 9 (16), 3215 (2019).</li><li>Pryss, R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Exploring+the+Time+Trend+of+Stress+Levels+While+Using+the+Crowdsensing+Mobile+Health+Platform,+TrackYourStress,+and+the+Influence+of+Perceived+Stress+Reactivity:+Ecological+Momentary+Assessment+Pilot+Study.">Exploring the Time Trend of Stress Levels While Using the Crowdsensing Mobile Health Platform, TrackYourStress, and the Influence of Perceived Stress Reactivity: Ecological Momentary Assessment Pilot Study.</a> JMIR mHealth and uHealth. 7 (10), 13978 (2019).</li><li>Zugal, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Investigating+expressiveness+and+understandability+of+hierarchy+in+declarative+business+process+models.">Investigating expressiveness and understandability of hierarchy in declarative business process models.</a> Software &amp; Systems Modeling. 14 (3), 1081-1103 (2015).</li><li>Schobel, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Learnability+of+a+configurator+empowering+end+users+to+create+mobile+data+collection+instruments:+usability+study.">Learnability of a configurator empowering end users to create mobile data collection instruments: usability study.</a> JMIR mHealth and uHealth. 6 (6), 148 (2018).</li><li>Schobel, J., Probst, T., Reichert, M., Schickler, M., Pryss, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Enabling+Sophisticated+Lifecycle+Support+for+Mobile+Healthcare+Data+Collection+Applications.">Enabling Sophisticated Lifecycle Support for Mobile Healthcare Data Collection Applications.</a> IEEE Access. 7, 61204-61217 (2019).</li><li>Hoppenstedt, B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Dimensionality+Reduction+and+Subspace+Clustering+in+Mixed+Reality+for+Condition+Monitoring+of+High-Dimensional+Production+Data.">Dimensionality Reduction and Subspace Clustering in Mixed Reality for Condition Monitoring of High-Dimensional Production Data.</a> Sensors. 19 (18), 3903 (2019).</li><li>Winter, M., Pryss, R., Probst, T., Reichert, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Towards+the+Applicability+of+Measuring+the+Electrodermal+Activity+in+the+Context+of+Process+Model+Comprehension:+Feasibility+Study.">Towards the Applicability of Measuring the Electrodermal Activity in the Context of Process Model Comprehension: Feasibility Study.</a> Sensors. 20, 4561 (2020).</li><li>Butscher, S., Hubenschmid, S., M&#252;ller, J., Fuchs, J., Reiterer, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Clusters,+trends,+and+outliers:+How+immersive+technologies+can+facilitate+the+collaborative+analysis+of+multidimensional+data.">Clusters, trends, and outliers: How immersive technologies can facilitate the collaborative analysis of multidimensional data.</a> Proceedings of the 2018 CHI Conference on Human Factors in Computing Systems. , 1-12 (2018).</li><li>Wagner Filho, J. A., Rey, M. F., Freitas, C. M. D. S., Nedel, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Immersive+analytics+of+dimensionally-reduced+data+scatterplots.">Immersive analytics of dimensionally-reduced data scatterplots.</a> 2nd Workshop on Immersive Analytics. , (2017).</li><li>Batch, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=There+is+no+spoon:+Evaluating+performance,+space+use,+and+presence+with+expert+domain+users+in+immersive+analytics.">There is no spoon: Evaluating performance, space use, and presence with expert domain users in immersive analytics.</a> IEEE Transactions on Visualization and Computer Graphics. 26 (1), 536-546 (2019).</li><li>Towards hmd-based immersive analytics. HAL Available from: <a target="_blank" href="https://hal.archives-ouvertes.fr/hal-01631306">https://hal.archives-ouvertes.fr/hal-01631306</a> (2017)</li><li>Luboschik, M., Berger, P., Staadt, O. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=On+spatial+perception+issues+in+augmented+reality+based+immersive+analytics.">On spatial perception issues in augmented reality based immersive analytics.</a> Proceedings of the 2016 ACM Companion on Interactive Surfaces and Spaces. , 47-53 (2016).</li><li>Fonnet, A., Pri&#233;, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Survey+of+Immersive+Analytics.">Survey of Immersive Analytics.</a> IEEE Transactions on Visualization and Computer. , (2019).</li><li>Spielberger, C. D., Gorsuch, R. L., Lushene, R. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=STAI+Manual+for+the+Stait-Trait+Anxiety+Inventory+(self-evaluation+questionnaire).">STAI Manual for the Stait-Trait Anxiety Inventory (self-evaluation questionnaire).</a> Consulting Psychologist. 22, 1-24 (1970).</li><li>Vandenberg, S. G., Kuse, A. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mental+rotations,+a+group+test+of+three-dimensional+spatial+visualization.">Mental rotations, a group test of three-dimensional spatial visualization.</a> Perceptual Motor Skills. 47 (2), 599-604 (1978).</li><li>H&#228;rtel, S., Gnam, J. P., L&#246;ffler, S., B&#246;s, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Estimation+of+energy+expenditure+using+accelerometers+and+activity-based+energy+models-Validation+of+a+new+device.">Estimation of energy expenditure using accelerometers and activity-based energy models-Validation of a new device.</a> European Review of Aging and Physical Activity. 8 (2), 109-114 (2011).</li><li>. RPY2: A Simple and Efficient Access to R from Python Available from: <a target="_blank" href="https://sourceforge.net/projects/rpy/">https://sourceforge.net/projects/rpy/</a> (2020)</li><li>Hoppenstedt, B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Applicability+of+immersive+analytics+in+mixed+reality:+Usability+study.">Applicability of immersive analytics in mixed reality: Usability study.</a> IEEE Access. 7, 71921-71932 (2019).</li><li>Hoppenstedt, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Applicability+of+Immersive+Analytics+in+Mixed+Reality:+Usability+Study.">Applicability of Immersive Analytics in Mixed Reality: Usability Study.</a> IEEE Dataport. , (2019).</li></ol>

Med hensyn til den udviklede mixed reality smartglasses (se tabel over materialer) applikation, var to aspekter særligt gavnlige. Brugen af rumlige lyde til outlierens detektionsopgave blev positivt opfattet på den ene side (se resultaterne af RQ3). På den anden side blev brugen af stemmekommandoer også opfattet positivt (jf . figur 10).
Med hensyn til undersøgelsesdeltagerne, selvom antallet af rekrutterede deltagere var ret lille for en emp...

Virtual-reality-løsninger (VR-løsninger) bliver stadig vigtigere på forskellige områder. Ofte med VR-løsninger (herunder Virtual Reality, Mixed Reality og Augmented Reality) skal udførelsen af mange daglige opgaver og procedurer lettes. For eksempel i bildomænet kan konfigurationsproceduren for en bil understøttes ved brug af Virtual Reality1 (VR). Forskere og praktikere har undersøgt og udviklet en lang række tilgange og løsninger i denne sammenhæng. Undersøgelser, der undersøger brugervenlighedsaspekter, er dog stadig sjældne. Generelt bør aspekterne vurderes i lyset af to hovedspørgsmål. For det første skal det vurderes, om en VR-løsning faktisk overgår en tilgang, der ikke gør brug af VR-teknikker. For det andet, da VR-løsninger hovedsageligt er afhængige af tunge og komplekse hardwareenheder, bør parametre som bærekomfort og mental indsats undersøges mere dybtgående. Derudover bør de nævnte aspekter altid undersøges med hensyn til det pågældende anvendelsesområde. Selvom mange eksisterende tilgange ser behovet for at undersøge disse spørgsmål2, findes der færre undersøgelser, der har præsenteret resultater.
Et forskningsemne inden for VR, som i øjeblikket er vigtigt, betegnes med fordybende analyse. Det stammer fra forskningsområdet visuel analyse, som forsøger at inkludere den menneskelige opfattelse i analyseopgaver. Denne proces er også kendt som visuel data mining4. Immersive analytics omfatter emner fra områderne datavisualisering, visuel analyse, virtual reality, computergrafik og interaktion mellem menneskerog computere 5. Nylige fordele ved hovedmonterede skærme (HMD) førte til forbedrede muligheder for at udforske data på en fordybende måde. Langs disse tendenser opstår nye udfordringer og forskningsspørgsmål, som udvikling af nye interaktionssystemer, behovet for at undersøge brugertræthed eller udvikling af sofistikerede 3D-visualiseringer6. I en tidligere publikation6 diskuteres vigtige principper for fordybende analyse. I lyset af big data er metoder som immersive analytics mere og mere nødvendige for at muliggøre en bedre analyse af komplekse datapuljer. Der findes kun få undersøgelser, der undersøger brugervenlighedsaspekter af fordybende analyseløsninger. Desuden bør det pågældende område eller område også tages i betragtning i sådanne undersøgelser. I dette arbejde blev der udviklet en fordybende analyseprototype og baseret på den en protokol, der undersøger den udviklede løsning til Industry 4.0-scenarier. Protokollen udnytter dermed erfaringsmetode2, som er baseret på subjektive, præstationsmæssige og fysiologiske aspekter. I den aktuelle protokol måles de subjektive aspekter gennem opfattet stress hos undersøgelsesbrugerne. Ydeevne måles igen gennem den krævede tid og fejl, der er lavet for at udføre analyseopgaver. Endelig målte en hudkonduktanssensor fysiologiske parametre. De to første mål vil blive præsenteret i dette arbejde, mens den målte hudkonduktans kræver yderligere indsats for at blive evalueret.
Den præsenterede undersøgelse involverer flere forskningsområder, især neurovidenskabelige aspekter og informationssystemer. Interessant nok har overvejelser om neurovidenskabelige aspekter af informationssystemer for nylig fået opmærksomhed fra flere forskningsgrupper7,8, hvilket viser efterspørgslen efter at udforske brugen af it-systemer også fra et kognitivt synspunkt. Et andet felt, der er relevant for dette arbejde, udgør undersøgelsen af menneskelige faktorer i informationssystemer 9,10,11. Inden for interaktion mellem mennesker og computere findes der instrumenter til at undersøge anvendeligheden af en løsning. Bemærk, at System Usability Scale hovedsageligt bruges i denne sammenhæng12. Thinking Aloud Protocols13 er en anden udbredt studieteknik til at lære mere om brugen af informationssystemer. Selv om der findes mange tilgange til måling af brugervenlighedsaspekter af informationssystemer, og nogle af dem er blevet præsenteret for længe siden14, opstår der stadig spørgsmål, der kræver at undersøge nye foranstaltninger eller studere metoder. Derfor er forskningen på dette område meget aktiv12,15,16.
I det følgende vil årsagerne blive diskuteret, hvorfor to almindeligt anvendte metoder ikke er blevet overvejet i det nuværende arbejde. For det første blev System Usability Scale ikke brugt. Skalaen er baseret på ti spørgsmål17, og dens anvendelse kan også findes i flere andre VR-undersøgelser18. Da denne undersøgelse hovedsagelig sigter mod måling af stress19, var et stressrelateret spørgeskema mere hensigtsmæssigt. For det andet blev der ikke brugt nogen Thinking Aloud Protocol20. Selvom denne protokoltype har vist sin anvendelighed generelt13, blev den ikke brugt her, da stressniveauet for studiebrugere kun kan stige på grund af det faktum, at tænke-højt-sessionen skal udføres parallelt med brugen af en tung og kompleks VR-enhed. Selvom disse to teknikker ikke er blevet brugt, er resultaterne af andre nylige undersøgelser blevet indarbejdet i den aktuelle undersøgelse. For eksempel skelner forfatterne i tidligere værker21,22 mellem nybegyndere og eksperter i deres studier. Baseret på det vellykkede resultat af disse undersøgelser anvender den aktuelle protokol denne præsenterede adskillelse af undersøgelsesbrugere. Stressmålingen er igen baseret på ideer fra følgende værker 15,19,21,22.
Først skal der til gennemførelse af undersøgelsen findes et passende Industri 4.0-scenarie til udførelse af analytiske opgaver. Inspireret af et andet arbejde af forfatterne23 er der identificeret to scenarier (dvs. analyseopgaverne), (1) Påvisning af outliers og (2) Anerkendelse af klynger. Begge scenarier er udfordrende og yderst relevante i forbindelse med vedligeholdelse af produktionsmaskiner med høj kapacitet. Baseret på denne beslutning har seks hovedovervejelser drevet undersøgelsesprotokollen, der præsenteres i dette arbejde:
<ol><li>Løsningen, der udvikles til undersøgelsen, vil være teknisk baseret på mixed reality smartglasses (se materialetabel) og vil blive udviklet som en mixed reality-applikation.</li>
	<li>Der skal udvikles en passende test, som er i stand til at skelne nybegyndere fra avancerede brugere.</li>
	<li>Præstationsmålinger bør tage højde for tid og fejl.</li>
	<li>Der skal udvikles en desktop-applikation, som kan sammenlignes med den fordybende analyseløsning.</li>
	<li>Der skal anvendes en foranstaltning til at evaluere det opfattede stressniveau.</li>
	<li>Ud over sidstnævnte punkt skal der udvikles funktioner til at mindske stressniveauet, mens en bruger udfører proceduren for de to nævnte analyseopgaver (dvs. 1) påvisning af stærkt afvigende værdier og 2) genkendelse af klynger).</li>
</ol>Baseret på de seks nævnte punkter indeholder undersøgelsesprotokollen følgende procedure. Outlier Detection og Cluster Recognition Analysis opgaver skal udføres på en fordybende måde ved hjælp af mixed reality smartglasses (se tabel over materialer). Derfor blev der udviklet en ny applikation. Rumlige lyde skal lette udførelsen af analyseopgaver uden at øge den mentale indsats. En stemmefunktion skal lette den navigation, der anvendes til den udviklede anvendelse af mixed reality-smartbriller (se materialetabellen). En mental rotationstest skal danne grundlag for at skelne nybegyndere fra avancerede brugere. Stressniveauet måles ud fra et spørgeskema. Ydeevnen evalueres igen baseret på den (1) tid, en bruger kræver til analyseopgaverne, og baseret på de (2) fejl, der blev foretaget af en bruger til analyseopgaverne. Ydeevnen i mixed reality smartglass sammenlignes med udførelsen af de samme opgaver i en nyudviklet og sammenlignelig 2D desktop applikation. Derudover bruges en hudkonduktansanordning til at måle hudens konduktansniveau som en mulig indikator for stress. Resultaterne af denne måling er genstand for yderligere analyse og vil ikke blive diskuteret i dette arbejde. Forfatterne afslørede i en anden undersøgelse med den samme enhed, at der kræves yderligere overvejelser24.
Baseret på denne protokol behandles følgende fem forskningsspørgsmål (RQ'er):
RQ1: Påvirker deltagernes rumlige fantasievner udførelsen af opgaver betydeligt? RQ2: Er der en væsentlig ændring i opgaveudførelsen over tid? RQ3: Er der en væsentlig ændring i opgaveudførelsen, når du bruger rumlige lyde i den moderne analyseløsning? RQ4: Opfattes den udviklede fordybende analyse stressende af brugerne? RQ5: Klarer brugerne sig bedre, når de bruger en fordybende analyseløsning sammenlignet med en 2D-tilgang?
Figur 1 opsummerer den præsenterede protokol med hensyn til to skalaer. Det viser de udviklede og anvendte foranstaltninger og deres nyhed med hensyn til interaktionsniveauet. Da interaktionsniveauet udgør et vigtigt aspekt, når der udvikles funktioner til en VR-indstilling, skal figur 1 bedre vise nyheden af hele den protokol, der er udviklet i dette arbejde. Selvom evalueringen af aspekterne inden for de to anvendte skalaer er subjektiv, er deres samlede vurdering baseret på det nuværende relaterede arbejde og følgende vigtige overvejelser: Et vigtigt princip udgør brugen af abstraktioner af et miljø til en naturlig interaktion, hvor brugeren er blevet tilpasset til. Med hensyn til den aktuelle protokol synes visualiseringen af punktskyer at være intuitiv for brugerne, og genkendelsen af mønstre i sådanne skyer er generelt anerkendt som en håndterbar opgave. Et andet vigtigt princip er at overlejre affordances. Herved er brugen af rumlige lyde som brugt i den aktuelle protokol et eksempel, da de korrelerer med nærheden af et søgt objekt. Forfatterne anbefaler at indstille repræsentationerne på en måde, så de fleste oplysninger er placeret i mellemzonen, hvilket er vigtigst for menneskelig opfattelse. Årsagen til, at forfatterne ikke inkluderede dette princip, var at tilskynde brugeren til selv at finde det bedste sted samt at forsøge at orientere sig i et datavisualiseringsrum, som er for stort til at blive vist på én gang. I den præsenterede tilgang blev der ikke foretaget yderligere overvejelser om egenskaberne ved de 3D-data, der skulle vises. Hvis en dimension f.eks. antages at være tidsmæssig, kan der have været vist spredningsdiagrammer. Forfatterne anser denne form for visualisering generelt interessant i forbindelse med Industry 4.0. Det skal dog være fokuseret på et rimeligt lille sæt visualiseringer. Desuden fokuserede en tidligere publikation allerede på samarbejdsanalyse af data. I dette arbejde blev dette forskningsspørgsmål udelukket på grund af kompleksiteten af de andre behandlede spørgsmål i denne undersøgelse. I den præsenterede opsætning her er brugeren i stand til at udforske det fordybende rum ved at gå rundt. Andre tilgange tilbyder controllere til at udforske det virtuelle rum. I denne undersøgelse er fokus sat på brugervenligheden ved hjælp af System Usability Scale (SUS). En anden tidligere publikation har gennemført en undersøgelse for økonomiske eksperter, men med VR-headset. Generelt og vigtigst af alt klager denne undersøgelse over det begrænsede synsfelt for andre enheder som de anvendte mixed reality-smartbriller i dette arbejde (se materialetabel). Deres resultater viser, at begyndere inden for VR var i stand til at bruge det analytiske værktøj effektivt. Dette matcher erfaringerne fra denne undersøgelse, selvom begyndere i dette arbejde ikke blev klassificeret til at have VR eller spiloplevelser. I modsætning til de fleste VR-løsninger er mixed reality ikke fastgjort til en position, da det giver mulighed for at spore det virkelige miljø. VR-tilgange, såsom at nævne brugen af specielle stole til en 360 ° oplevelse for at frigøre brugeren fra sit skrivebord. Forfatterne af angiver, at opfattelsesproblemer påvirker udførelsen af fordybende analyser; For eksempel ved at bruge skygger. For den aktuelle undersøgelse er dette ikke muligt, da de anvendte mixed reality-smartbriller (se materialetabel) ikke er i stand til at vise skygger. En løsning kunne være et virtuelt gulv, men en sådan opsætning var uden for rammerne af denne undersøgelse. En undersøgelse inden for fordybende analyse identificerede 3D-scatterplots som en af de mest almindelige repræsentationer af flerdimensionelle data. Alt i alt kan de aspekter, der er vist i figur 1 , ikke findes i øjeblikket kompileret til en protokol, der undersøger brugervenlighedsaspekter af fordybende analyser til Industry 4.0-scenarier.

<table>
	<tbody>
		<tr>
			<td>edaMove</td>
			<td>movisens</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>HoloLens</td>
			<td>Microsoft</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Matlab R2017a</td>
			<td>MathWorks</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>RPY2</td>
			<td>GNU General Public License v2 or later (GPLv2+) (GPLv2+)</td>
			<td></td>
			<td>https://pypi.org/project/rpy2/</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>SPSS 25.0</td>
			<td>IBM</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

evaluating usability aspects of a mixed reality solution for immersive analytics in industry 4.0 scenarios

Inden for medicin eller industri er analyse af højdimensionelle datasæt i stigende grad påkrævet. Tilgængelige tekniske løsninger er dog ofte komplekse at bruge. Derfor er nye tilgange som fordybende analyse velkomne. Immersive analytics lover at opleve højdimensionelle datasæt på en bekvem måde for forskellige brugergrupper og datasæt. Teknisk set bruges virtual reality-enheder til at muliggøre fordybende analyse. I Industri 4.0 forfølges scenarier som identifikation af afvigende værdier eller uregelmæssigheder i højdimensionelle datasæt f.eks. I denne sammenhæng bør to vigtige spørgsmål behandles for enhver udviklet teknisk løsning på immersive analytics: For det første, er de tekniske løsninger nyttige eller ej? For det andet, er den kropslige oplevelse af den tekniske løsning positiv eller negativ? Det første spørgsmål vedrører den generelle gennemførlighed af en teknisk løsning, mens det andet spørgsmål vedrører bærekomforten. Eksisterende undersøgelser og protokoller, der systematisk behandler disse spørgsmål, er stadig sjældne. I dette arbejde præsenteres en undersøgelsesprotokol, der primært undersøger anvendeligheden af fordybende analyser i Industry 4.0-scenarier. Protokollen er specifikt baseret på fire søjler. For det første kategoriserer den brugere baseret på tidligere erfaringer. For det andet præsenteres opgaver, som kan bruges til at evaluere gennemførligheden af den tekniske løsning. For det tredje præsenteres målinger, som kvantificerer en brugers læringseffekt. For det fjerde evaluerer et spørgeskema stressniveauet ved udførelse af opgaver. Baseret på disse søjler blev der implementeret en teknisk indstilling, der bruger mixed reality-smartbriller til at anvende undersøgelsesprotokollen. Resultaterne af den gennemførte undersøgelse viser protokollens anvendelighed på den ene side og gennemførligheden af fordybende analyser i Industry 4.0-scenarier på den anden. Den præsenterede protokol indeholder en diskussion af opdagede begrænsninger.

Opsætning af foranstaltninger til eksperimentet For afvigende registreringsopgave blev følgende præstationsmål defineret: tid, sti og vinkel. Se målingerne i figur 6 .
Tiden blev registreret, indtil et rødt markeret punkt (dvs. outlieren) blev fundet. Dette præstationsmål angiver, hvor lang tid en deltager havde brug for at finde det røde markerede punkt. Tid betegnes som variablen "tid" (i millisekunder) i resultaterne.
<p class="...

Watch this Scientific Journal Video about Evaluating Usability Aspects of a Mixed Reality Solution for Immersive Analytics in Industry 4.0 Scenarios at JoVE.com

Evaluating Usability Aspects of a Mixed Reality Solution for Immersive Analytics in Industry 4.0 Scenarios

Denne protokol afgrænser den tekniske indstilling for en udviklet mixed reality-applikation, der bruges til fordybende analyse. På baggrund af dette præsenteres målinger, som blev brugt i en undersøgelse for at få indsigt i brugervenlighedsaspekter af den udviklede tekniske løsning.

Evaluering af brugervenlighedsaspekter af en mixed reality-løsning til fordybende analyse i Industry 4.0-scenarier

In medicine or industry, the analysis of high-dimensional data sets is increasingly required. However, available technical solutions are often complex to ...

Research

JoVE Journal

Engineering

Detection and Recovery of Palladium, Gold and Cobalt Metals from the Urban Mine Using Novel Sensors/Adsorbents Designated with Nanoscale Wagon-wheel-shaped Pores

Detektion og Inddrivelse af Palladium, Guld og kobolt Metaller fra Urban Mine Brug Nye sensorer / Adsorbenter Udpegede med Nanoscale Wagon-hjul-formede porer

Developing low-cost, efficient processes for recovering and recycling palladium, gold and cobalt metals from urban mine remains a significant challenge in ...

Gain-compensation Methodology for a Sinusoidal Scan of a Galvanometer Mirror in Proportional-Integral-Differential Control Using Pre-emphasis Techniques

Gain-kompensation Metode til en sinusformet scanning af en galvanometerspejl i Proportional-Integral-Differential Kontrol Brug forbetoning Teknikker

Galvanometer mirrors are used for optical applications such as target tracking, drawing, and scanning control because of their high speed and accuracy. ...

Three-electrode Coin Cell Preparation and Electrodeposition Analytics for Lithium-ion Batteries

Tre-elektrode mønt celle forberedelse og Electrodeposition Analytics til Lithium-ion-batterier

As lithium-ion batteries find use in high energy and power applications, such as in electric and hybrid-electric vehicles, monitoring the degradation and ...

Application of Design Aspects in Uniaxial Loading Machine Development

Anvendelse af designaspekter i enakset lastning maskine udvikling

In terms of accurate and precise mechanical testing, machines run the continuum. Whereas commercial platforms offer excellent accuracy, they can be ...

O-cresol Concentration Online Measurement Based On Near Infrared Spectroscopy Via Partial Least Square Regression

O-cresol koncentration online måling baseret på nær infrarød spektroskopi via delvis mindst kvadratisk regression

Unlike macroscopic process variables, near-infrared spectroscopy provides process information at the molecular level and can significantly improve the ...

3D Printing - Evaluating Particle Emissions of a 3D Printing Pen

3D-udskrivning - Evaluering af partikelemissioner fra en 3D-printpen

Three-dimensional (3D) printing as a type of additive manufacturing shows continuing increase in application and consumer popularity. The fused filament ...

Elaborate Control of Inkjet Printer for Fabrication of Chip-based Supercapacitors

Udførlig kontrol af inkjetprinter til fremstilling af chipbaserede superkondensatorer

There are tremendous efforts in various fields to apply the inkjet printing method for the fabrication of wearable devices, displays, and energy storage ...

Evaluating the Electrochemical Properties of Supercapacitors using the Three-Electrode System

Evaluering af superkondensatorers elektrokemiske egenskaber ved hjælp af tre-elektrodesystemet

The three-electrode system is a basic and general analytical platform for investigating the electrochemical performance and characteristics of energy ...

The Immersive Cleveland Clinic Virtual Reality Shopping Platform for the Assessment of Instrumental Activities of Daily Living

Den fordybende Cleveland Clinic Virtual Reality Shopping Platform til vurdering af instrumentelle aktiviteter i dagligdagen

A decline in the performance of instrumental activities of daily living (IADLs) has been proposed as a prodromal marker of neurological disease. Existing ...