Modelo de evaluación de la Interacción Persona Realidad Extendida en entornos industriales: ITPX-XR

Abstract

Extended Reality (XR) is becoming established as a key technology in industrial environments to optimize processes, strengthen workforce training, and enhance competitiveness. In the transition toward Industry 5.0, the human factor gains particular importance: XR solutions must not only be technically robust but also respond to the needs and limitations of operators. In order to understand this phenomenom, a systematic literature review was conducted, which highlighted the lack of models adapted to the industrial sector that could comprehensively address cognitive, physiological, and contextual aspects. To fill this gap, this research presents the ITPX-XR model (Individual Task Performance eXperience – eXtended Reality), which merges a human-centered design approach with performance evaluations in real production scenarios. The model integrates both pragmatic criteria (efficiency, ergonomics, ease of learning) and hedonic factors (motivation, satisfaction, immersion), and introduces three key methodological contributions: - The HeurXtics heuristic tool, which facilitates expert review of XR environments by identifying design shortcomings in terms of safety, ergonomics, and multimodality. - The XRUX Map, a conceptual framework that organizes the main dimensions of the XR user experience, offering a structured overview of key evaluation elements. - A user evaluation process that combines performance indicators (time, errors), physiological response measurements (eye tracking, heart rate), and user perception indicators. Three case studies validate this approach through three analysis phases: (i) a pre-evaluation phase, where HeurXtics identifies initial usability barriers, (ii) real-time tracking of performance and physiological indicators, and (iii) a post-evaluation phase focused on user perception. The results confirm the effectiveness of ITPX-XR in diagnosing and optimizing Human–XR Interaction (HXRI) by anticipating design improvements and guiding the development of solutions better aligned with users’ capabilities, limitations, and expectations. Finally, this thesis provides an in-depth account of the foundations of ITPX-XR, the implementation of the XRUX Map, and the use of HeurXtics, along with the measurements and discussion of results. It also outlines future research directions focused on the incorporation of advanced haptic technologies, continuous evaluations via AI, and the expansion of accessibility and personalization criteria. In this way, ITPX-XR is positioned as a reference framework for the effective adoption of XR in industry, balancing innovation with user well-being.

Errealitate Hedatua (XR) prozesuak optimizatzeko, langileen gaikuntza indartzeko eta lehiakortasuna hobetzeko funtsezko teknologia gisa sendotzen ari da industria inguruneetan. 5.0 industriarako trantsizioan, giza faktoreak garrantzi berezia hartzen du: XR soluzioek, maila teknikoan sendoak izateaz gain, langileen beharrei eta mugei ere erantzun behar diete. Fenomeno hori ulertzeko, literaturaren berrikuspen sistematikoa egin da, eta horrek agerian uzten du ez dagoela industria sektorera egokitutako eredurik alderdi kognitiboak, fisiologikoak eta testuingurukoak modu integratuan hartzeko. Hutsune hori betetzeko, ikerketa honek ITPX-XR eredua aurkezten du (Individual Task Performance eXperience – eXtended Reality), zeinak pertsonengan oinarritutako diseinu ikuspegia eta ekoizpen egoera errealetako errendimendu ebaluazioak uztartzen dituen. Ereduak irizpide pragmatikoak (eraginkortasuna, ergonomia, ikasteko erraztasuna) eta faktore hedonikoak (motibazioa, gogobetetzea, murgiltzea) biltzen ditu, eta, gainera, hiru ekarpen metodologiko nabarmen sartzen ditu: - HeurXtics tresna heuristikoa, XR inguruneen berrikuspen aditua errazten duena, segurtasunean, ergonomian eta multimodalitatean diseinu gabeziak identifikatzeko. - XRUX Map, erabiltzailearen XR esperientziaren dimentsio nagusiak antolatzen dituen eskema kontzeptuala, ebaluatu beharreko funtsezko elementuen ikuspegi egituratua eskaintzen duena. - Erabiltzaileak ebaluatzeko prozesu bat, honako hauek barne hartzen dituena: jardunaren adierazleak (denborak, akatsak), erantzun fisiologikoen neurketa (begiaren jarraipena, bihotzaren erritmoa) eta erabiltzaileen pertzepzioaren adierazleak. Hiru azterketa-kasuk ikuspegi hori baliozkotzen dute, hiru analisi-faseren bidez: (i) aurretiazko ebaluazioa, non HeurXticsek hasierako erabilgarritasun-oztopoak erakusten dituen, (ii) jarduera-adierazleen eta adierazle fisiologikoen denbora errealeko jarraipena, eta (iii) ondorengo fase bat, erabiltzailearen pertzepzioa jomuga duena. Emaitzek berresten dute ITPX-XRk eraginkortasuna duela pertsona – XR interakzioa (HXRI) diagnostikatzeko eta optimizatzeko, diseinu hobekuntzak aurreratzen dituelako eta erabiltzaileen gaitasunekin, mugekin eta itxaropenekin hobeto bat datozen soluzioen garapena bideratzen duelako. Azkenik, tesi honek sakon zehazten ditu ITPX-XRren oinarriak, XRUX Map-en inplementazioa eta HeurXtics-en erabilera, neurketekin eta emaitzen eztabaidarekin batera. Gainera, etorkizuneko ikerketa ildoak aipatzen dira, honako gai hauetan zentratuta: teknologia haptiko aurreratuak txertatzea, AAren bidezko etengabeko ebaluazioak egitea eta irisgarritasun eta pertsonalizazio irizpideak zabaltzea. Horrela, ITPX-XR erreferentzia sendo bihurtzen da industrian XR eraginkortasunez erabiltzeko, berrikuntza eta erabiltzaileen ongizatea orekatuta.

La Realidad Extendida (XR) se está consolidando como una tecnología clave para optimizar procesos, fortalecer la capacitación del personal y mejorar la competitividad en entornos industriales. En la transición hacia la Industria 5.0, el factor humano adquiere especial relevancia de modo que las soluciones de la XR no solo deben ser sólidas a nivel técnico, sino también responder a las necesidades y limitaciones de las personas operarias. Con el fin de comprender este fenómeno, se ha llevado a cabo una revisión sistemática de la literatura que pone de manifiesto la falta de modelos adaptados al sector industrial para abarcar de forma integrada aspectos cognitivos, fisiológicos y contextuales. Para cubrir ese vacío, esta investigación presenta el modelo ITPX-XR (Individual Task Performance eXperience – eXtended Reality), el cual fusiona un enfoque de diseño centrado en las personas con evaluaciones de rendimiento en situaciones reales de producción. El modelo integra tanto criterios pragmáticos (eficiencia, ergonomía, facilidad de aprendizaje) como factores hedónicos (motivación, satisfacción, inmersión) y, además, introduce tres aportaciones metodológicas destacadas: - La herramienta heurística HeurXtics, que facilita una revisión experta de entornos de XR, identificando deficiencias de diseño en seguridad, ergonomía y multimodalidad. - El XRUX Map, un esquema conceptual que organiza las principales dimensiones de la experiencia de usuario en la XR, ofreciendo una visión estructurada de los elementos clave a evaluar. - Un proceso de evaluación de personas usuarias que integra indicadores de desempeño (tiempos, errores), medición de respuestas fisiológicas (seguimiento ocular, ritmo cardíaco) e indicadores de la percepción de las personas usuarias. Tres casos de estudio validan este enfoque mediante tres fases de análisis: (i) la evaluación previa, donde HeurXtics revela barreras iniciales de usabilidad, (ii) el seguimiento en tiempo real de indicadores de desempeño e indicadores fisiológicos, y (iii) una fase posterior enfocada en la percepción de la persona usuaria. Los resultados confirman la eficacia del ITPX-XR para diagnosticar y optimizar la interacción persona–XR (HXRI), al anticipar mejoras de diseño y orientar el desarrollo de soluciones más acordes con las capacidades, limitaciones y expectativas de las personas usuarias. Finalmente, esta tesis detalla en profundidad los fundamentos del ITPX-XR, la implementación del XRUX Map y el uso de HeurXtics, junto con las mediciones y la discusión de los resultados. Se señalan, además, futuras líneas de investigación centradas en la incorporación de tecnologías hápticas avanzadas, evaluaciones continuas a través de IA y la ampliación de criterios de accesibilidad y personalización. Así, el ITPX-XR se consolida como una referencia para la adopción efectiva de la XR en la industria, equilibrando la innovación y el bienestar de las personas usuarias.