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 ingenting å erkjenne.

Alle materialer og metoder ble godkjent av etikkomiteen ved Universitetet i Ulm, og ble utført i samsvar med de godkjente retningslinjene. Alle deltakerne ga sitt skriftlige informerte samtykke.
1. Etabler et hensiktsmessig studiemiljø
MERK: Studien ble utført i et kontrollert miljø for å takle den komplekse maskinvareinnstillingen. De brukte smartbrillene for blandet virkelighet (se Materialfortegnelse) og den bærbare datamaskinen for 2D-applik...

<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>

Når det gjelder de utviklede smartbrillene for blandet virkelighet (se materialfortegnelse), var to aspekter spesielt fordelaktige. Bruken av romlige lyder for uteliggerens deteksjonsoppgave ble positivt oppfattet på den ene siden (se resultatene fra RQ3). På den annen side ble også bruk av talekommandoer oppfattet positivt (se figur 10).
Når det gjelder studiedeltakerne, selv om antall rekrutterte deltakere var ganske lite for en empirisk st...

Virtual-reality-løsninger (VR-løsninger) blir stadig viktigere på ulike felt. Ofte, med VR-løsninger (inkludert Virtual Reality, Mixed Reality og Augmented Reality), skal gjennomføringen av mange daglige oppgaver og prosedyrer lettes. For eksempel, i bildomenet, kan konfigurasjonsprosedyren til en bil støttes ved bruk av Virtual Reality1 (VR). Forskere og praktikere har undersøkt og utviklet et mangfold av tilnærminger og løsninger i denne sammenhengen. Imidlertid er studier som undersøker brukervennlighetsaspekter fortsatt sjeldne. Generelt bør aspektene vurderes i lys av to hovedspørsmål. Først må det vurderes om en VR-løsning faktisk utkonkurrerer en tilnærming som ikke benytter VR-teknikker. For det andre, ettersom VR-løsninger hovedsakelig er avhengige av tunge og komplekse maskinvareenheter, bør parametere som bærekomfort og mental innsats undersøkes mer grundig. I tillegg bør de nevnte aspektene alltid undersøkes med hensyn til det aktuelle applikasjonsområdet. Selv om mange eksisterende tilnærminger ser behovet for å undersøke disse spørsmålene2, finnes det færre studier som har presentert resultater.
Et forskningsemne innen VR, som for tiden er viktig, er betegnet med nedsenkende analyser. Det er avledet fra forskningsfeltet visuell analyse, som prøver å inkludere den menneskelige oppfatningen i analyseoppgaver. Denne prosessen er også kjent som visual data mining4. Immersive analytics inkluderer emner fra feltene datavisualisering, visuell analyse, virtuell virkelighet, datagrafikk og menneske-datamaskin-interaksjon5. Nylige fordeler med hodemonterte skjermer (HMD) førte til forbedrede muligheter for å utforske data på en oppslukende måte. Langs disse trendene dukker det opp nye utfordringer og forskningsspørsmål, som utvikling av nye interaksjonssystemer, behovet for å undersøke brukertretthet eller utvikling av sofistikerte 3D-visualiseringer6. I en tidligere publikasjon6 diskuteres viktige prinsipper for immersive analytics. I lys av store data er metoder som immersive analytics mer og mer nødvendig for å muliggjøre en bedre analyse av komplekse datapooler. Det finnes bare noen få studier som undersøker brukervennlighetsaspekter ved oppslukende analyseløsninger. Videre bør det aktuelle domenet eller feltet også vurderes i slike studier. I dette arbeidet ble det utviklet en oppslukende analyseprototype, og basert på det, en protokoll som undersøker den utviklede løsningen for Industry 4.0-scenarier. Protokollen utnytter dermed erfaringsmetode2, som er basert på subjektive, prestasjonsmessige og fysiologiske aspekter. I den aktuelle protokollen måles de subjektive aspektene gjennom opplevd stress hos studiebrukerne. Ytelse måles i sin tur gjennom den nødvendige tiden og feilene som er gjort for å utføre analyseoppgaver. Til slutt målte en hudkonduktanssensor fysiologiske parametere. De to første tiltakene vil bli presentert i dette arbeidet, mens den målte hudkonduktansen krever ytterligere innsats for å bli evaluert.
Den presenterte studien involverer flere forskningsfelt, spesielt inkludert nevrovitenskapelige aspekter og informasjonssystemer. Interessant nok har betraktninger om nevrovitenskapelige aspekter ved informasjonssystemer nylig fått oppmerksomhet fra flere forskningsgrupper7,8, som viser etterspørselen etter å utforske bruken av IT-systemer også fra et kognitivt synspunkt. Et annet felt som er relevant for dette arbeidet utgjør undersøkelsen av menneskelige faktorer i informasjonssystemer 9,10,11. Innen interaksjon mellom mennesker og datamaskiner eksisterer instrumenter for å undersøke brukbarheten til en løsning. Merk at System Usability Scale hovedsakelig brukes i denne sammenhengen12. Thinking Aloud Protocols13 er en annen mye brukt studieteknikk for å lære mer om bruken av informasjonssystemer. Selv om det finnes mange tilnærminger for å måle brukervennlighetsaspekter ved informasjonssystemer, og noen av dem har blitt presentert for lenge siden14, dukker det fortsatt opp spørsmål som krever å undersøke nye tiltak eller studiemetoder. Derfor er forskningen på dette feltet veldig aktiv12,15,16.
I det følgende drøftes årsakene til at to sterkt brukte metoder ikke er vurdert i det aktuelle arbeidet. For det første ble System Usability Scale ikke brukt. Skalaen er basert på ti spørsmål17 og bruken finnes også i flere andre VR-studier18. Siden denne studien hovedsakelig tar sikte på måling av stress19, var et stressrelatert spørreskjema mer passende. For det andre ble ingen Thinking Aloud Protocol20 brukt. Selv om denne protokolltypen har vist sin nytte generelt13, ble den ikke brukt her, da stressnivået til studiebrukere kan øke bare på grunn av at tenk høyt-økten må oppnås parallelt med bruken av en tung og kompleks VR-enhet. Selv om disse to teknikkene ikke har blitt brukt, har resultater fra andre nyere studier blitt innlemmet i den aktuelle studien. For eksempel, i tidligere arbeider21,22, skiller forfatterne mellom nybegynnere og eksperter i sine studier. Basert på det vellykkede resultatet av disse studiene, benytter protokollen for hånden denne presenterte separasjonen av studiebrukere. Stressmålingen er i sin tur basert på ideer fra følgende arbeider 15,19,21,22.
Først, for å gjennomføre studien, må man finne et passende Industri 4.0-scenario for å utføre analytiske oppgaver. Inspirert av et annet arbeid av forfatterne23, har to scenarier (dvs. analyseoppgavene) blitt identifisert, (1) Deteksjon av uteliggere og (2) Anerkjennelse av klynger. Begge scenariene er utfordrende, og er svært relevante i forbindelse med vedlikehold av produksjonsmaskiner med høy gjennomstrømning. Basert på denne beslutningen har seks hovedhensyn drevet studieprotokollen som presenteres i dette arbeidet:
<ol><li>Løsningen utviklet for studien vil være teknisk basert på smartbriller med blandet virkelighet (se materialtabell) og vil bli utviklet som en blandet virkelighetsapplikasjon.</li>
	<li>En passende test må utvikles, som er i stand til å skille nybegynnere fra avanserte brukere.</li>
	<li>Resultatmålinger bør ta hensyn til tid og feil.</li>
	<li>En skrivebordsapplikasjon må utvikles, som kan sammenlignes med den oppslukende analyseløsningen.</li>
	<li>Et mål må brukes for å evaluere opplevd stressnivå.</li>
	<li>I tillegg til det siste punktet skal det utvikles funksjoner for å redusere stressnivået mens en bruker utfører prosedyren for de to nevnte analyseoppgavene (dvs. (1) påvisning av uteliggere og (2) gjenkjenning av klynger).</li>
</ol>Basert på de seks nevnte punktene inneholder studieprotokollen følgende prosedyre. Oppgaver for avviksdeteksjon og klyngegjenkjenning Analyseoppgaver må utføres på en oppslukende måte ved hjelp av smartbriller med blandet virkelighet (se Materialfortegnelse). Derfor ble det utviklet en ny applikasjon. Romlige lyder skal lette utførelsen av analyseoppgaver uten å øke den mentale innsatsen. En talefunksjon skal lette navigeringen som brukes til den utviklede bruken av smartbrillene for blandet virkelighet (se Materialfortegnelse). En mental rotasjonstest skal være grunnlaget for å skille nybegynnere fra avanserte brukere. Stressnivået måles ut fra et spørreskjema. Ytelsen evalueres i sin tur basert på (1) tiden en bruker krever for analyseoppgavene, og basert på (2) feilene som ble gjort av en bruker for analyseoppgavene. Ytelsen i smartglass med blandet virkelighet sammenlignes med utførelsen av de samme oppgavene i en nyutviklet og sammenlignbar 2D-skrivebordsapplikasjon. I tillegg brukes en hudkonduktansenhet til å måle hudens konduktansnivå som en mulig indikator for stress. Resultatene til denne målingen er gjenstand for videre analyse og vil ikke bli diskutert i dette arbeidet. Forfatterne avslørte i en annen studie med samme enhet at ytterligere hensyn kreves24.
Basert på denne protokollen behandles følgende fem forskningsspørsmål (RQs):
RQ1: Påvirker deltakernes romlige fantasievner utførelsen av oppgaver betydelig? RQ2: Er det en betydelig endring av oppgaveytelsen over tid? RQ3: Er det en betydelig endring av oppgaveytelsen ved bruk av romlige lyder i løsningen for engasjerende analyse? RQ4: Oppleves den utviklede immersive analysen stressende av brukerne? RQ5: Presterer brukerne bedre når de bruker en engasjerende analyseløsning sammenlignet med en 2D-tilnærming?
Figur 1 oppsummerer den presenterte protokollen med hensyn til to skalaer. Det viser de utviklede og brukte tiltakene og deres nyhet med hensyn til samspillsnivået. Siden interaksjonsnivået utgjør et viktig aspekt når man utvikler funksjoner for en VR-setting, skal figur 1 bedre vise nyheten til hele protokollen utviklet i dette arbeidet. Selv om evalueringen av aspektene innenfor de to brukte skalaene er subjektiv, er deres samlede vurdering basert på det nåværende relaterte arbeidet og følgende hovedhensyn: Et viktig prinsipp utgjør bruk av abstraksjoner av et miljø for en naturlig interaksjon, der brukeren har blitt tilpasset til. Med hensyn til protokollen ved hånden, synes visualiseringen av punktskyer å være intuitiv for brukerne, og gjenkjennelsen av mønstre i slike skyer har blitt anerkjent som en håndterbar oppgave generelt. Et annet viktig prinsipp er å legge over affordances. Herved er bruken av romlige lyder som brukt i protokollen for hånden et eksempel, da de korrelerer med nærheten til et søkt objekt. Forfatterne anbefaler å justere representasjonene på en måte som mest mulig informasjon ligger i mellomsonen, noe som er viktigst for menneskelig oppfatning. Grunnen til at forfatterne ikke inkluderte dette prinsippet var å oppmuntre brukeren til å finne det beste stedet av seg selv, samt å prøve å orientere seg i et datavisualiseringsrom, som er for stort til å vises samtidig. I den presenterte tilnærmingen ble det ikke tatt ytterligere hensyn til egenskapene til 3D-dataene som skal vises. Hvis for eksempel en dimensjon antas å være tidsmessig, kan spredningsplott ha blitt vist. Forfatterne anser denne typen visualisering generelt interessant i sammenheng med Industri 4.0. Det må imidlertid være fokusert på et rimelig lite sett med visualiseringer. Videre fokuserte en tidligere publikasjon allerede på samarbeidsanalyse av data. I dette arbeidet ble dette forskningsspørsmålet ekskludert på grunn av kompleksiteten til de andre temaene i denne studien. I det presenterte oppsettet her kan brukeren utforske det oppslukende rommet ved å gå rundt. Andre tilnærminger tilbyr kontrollere å utforske det virtuelle rommet. I denne studien er fokuset satt på brukervennlighet ved hjelp av System Usability Scale (SUS). En annen tidligere publikasjon har gjennomført en studie for økonomiske eksperter, men med VR-headset. Generelt, og viktigst, klager denne studien på det begrensede synsfeltet for andre enheter som de brukte smartbrillene med blandet virkelighet i dette arbeidet (se Materialfortegnelse). Funnene deres viser at nybegynnere innen VR var i stand til å bruke analyseverktøyet effektivt. Dette samsvarer med erfaringene fra denne studien, selv om nybegynnere i dette arbeidet ikke ble klassifisert for å ha VR- eller spillopplevelser. I motsetning til de fleste VR-løsninger, er blandet virkelighet ikke festet til en posisjon, da det gjør det mulig å spore det virkelige miljøet. VR-tilnærminger som å nevne bruk av spesielle stoler for en 360 ° opplevelse for å frigjøre brukeren fra skrivebordet. Forfatterne av indikerer at persepsjonsproblemer påvirker ytelsen til oppslukende analyser; For eksempel ved å bruke skygger. For den aktuelle studien er dette ikke mulig, da de brukte smartbrillene med blandet virkelighet (se materialtabell) ikke kan vise skygger. En løsning kan være et virtuelt gulv, men et slikt oppsett var utenfor omfanget av denne studien. En undersøkelsesstudie innen immersive analytics identifiserte 3D-scatterplots som en av de vanligste representasjonene av flerdimensjonale data. Alt i alt kan ikke aspektene vist i figur 1 finnes for øyeblikket kompilert til en protokoll som undersøker brukervennlighetsaspekter ved oppslukende analyse for 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

I medisin eller industri er analyse av høydimensjonale datasett i økende grad nødvendig. Tilgjengelige tekniske løsninger er imidlertid ofte komplekse å bruke. Derfor er nye tilnærminger som immersive analytics velkomne. Immersive analytics lover å oppleve høydimensjonale datasett på en praktisk måte for ulike brukergrupper og datasett. Teknisk sett brukes virtuelle virkelighetsenheter for å muliggjøre oppslukende analyser. I Industri 4.0 forfølges for eksempel scenarier som identifisering av avvik eller avvik i høydimensjonale datasett med mål om engasjerende analyse. I denne sammenheng bør to viktige spørsmål tas opp for enhver utviklet teknisk løsning på immersive analytics: For det første, er de tekniske løsningene nyttige eller ikke? For det andre: Er den kroppslige opplevelsen av den tekniske løsningen positiv eller negativ? Det første spørsmålet tar sikte på den generelle gjennomførbarheten av en teknisk løsning, mens den andre tar sikte på bærekomforten. Eksisterende studier og protokoller, som systematisk adresserer disse spørsmålene, er fortsatt sjeldne. I dette arbeidet presenteres en studieprotokoll som hovedsakelig undersøker brukervennligheten for oppslukende analyser i Industry 4.0-scenarier. Nærmere bestemt er protokollen basert på fire pilarer. For det første kategoriserer den brukere basert på tidligere erfaringer. For det andre presenteres oppgaver, som kan brukes til å vurdere gjennomførbarheten av den tekniske løsningen. For det tredje presenteres tiltak som kvantifiserer læringseffekten til en bruker. For det fjerde evaluerer et spørreskjema stressnivået når du utfører oppgaver. Basert på disse pilarene ble det implementert en teknisk innstilling som bruker smartbriller med blandet virkelighet for å anvende studieprotokollen. Resultatene av den gjennomførte studien viser anvendeligheten av protokollen på den ene siden og muligheten for oppslukende analyse i Industry 4.0-scenarier på den andre. Den presenterte protokollen inneholder en drøfting av oppdagede begrensninger.

Definere tiltak for eksperimentet For uteliggerdeteksjonsoppgaven ble følgende ytelsesmål definert: tid, bane og vinkel. Se figur 6 for målingene.
Tiden ble registrert til et rødmerket punkt (dvs. uteliggeren) ble funnet. Dette resultatmålet angir hvor lang tid en deltaker trengte for å finne det rødmerkede punktet. Tid betegnes som variabelen "tid" (i millisekunder) i resultatene.
Mens deltakerne forsøkte å...

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 protokollen beskriver den tekniske innstillingen for et utviklet program for blandet virkelighet som brukes til oppslukende analyser. Basert på dette presenteres tiltak som ble brukt i en studie for å få innsikt i brukervennlighetsaspekter ved den utviklede tekniske løsningen.

Evaluering av brukervennlighetsaspekter ved en løsning for blandet virkelighet for engasjerende 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

Påvisning og utvinning av Palladium, Gull og Cobalt Metals fra Urban Mine Bruke Novel Sensorer / adsorbenter Eget med nanoskala Wagon-hjulformede 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-kompensasjon Metodikk for en sinus Scan av en Galvano Mirror i Proporsjonal-Integral-Differential Kontroll Bruk Pre-emphasis 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 mynt celle forberedelse og elektrodeposisjon analyser for litium-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 av Design aspekter i Uniaxial lasting maskin utvikling

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 konsentrasjon online måling basert på nær infrarød spektroskopi via delvis minst firkantet regresjon

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-utskrift – Evaluering av partikkelutslipp av en 3D-utskriftspenn

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

Forseggjort kontroll over blekkskriver for fabrikasjon av chipbaserte 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 av superkondensatorenes elektrokjemiske egenskaper ved hjelp av treelektrodesystemet

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 oppslukende Cleveland Clinic Virtual Reality Shopping Platform for vurdering av instrumentelle aktiviteter i dagliglivet

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