Demox: nuevo modelo de trabajo de diseño y evaluación de la UX en interfaces industriales

Abstract

The arrival of the new era of Industry 4.0 at the beginning of the 2010 decade has significantly changed the landscape of industrial reality. This new paradigm includes new technologies such as cyberphysical systems, the Internet of Things, Big Data and Cloud Computing in manufacturing processes. These intelligent systems are capable of collecting, storing and studying data to offer new products and services that optimize production processes and exploit the full potential of this new industry. In this context, operators will begin to acquire more strategic, decision-making and problem-solving functions, evolving towards the concept of Operator 4.0. To this end, working environments and especially industrial interfaces will have to be adapted to the needs and characteristics of the operators, so that they can use the information obtained from the new technologies to make the most of their strengths and capabilities. Given this situation, user experience (UX) is presented as one of the disciplines that shows the greatest potential in the design and evaluation of industrial interfaces (Laschke et al., 2020). Beyond the pragmatic aspects that seek the efficiency of task execution, UX focuses on designing interactions that meet the emotional needs of people (Hassenzahl, 2010). In fact, industrial systems designed based on the UX perspective, in addition to increasing the efficiency of operators, will generate positive emotions that impact on their motivation and involvement, increasing intelligence, decision-making capacity and facilitating learning processes (Kaasinen et al., 2019). In order to facilitate the introduction of UX design and evaluation aspects of industrial interfaces in manufacturing companies, this doctoral thesis describes the development of the DEMOX model (Design and Evaluation for Machine-Operator eXperiences). The model presents a working procedure that allows the evaluation of the current experience of operators with industrial interfaces and enables the proposal of new solutions. To this end, it proposes a user centered evaluation method called eXperience Capturer (XC) and the expert evaluation tool HEMEI. In this way, it offers a working model for creating new interface solutions that allow operators to acquire the new roles of Operator 4.0, creating interactions that, on the one hand, increase their efficiency and performance in the execution of tasks and, on the other hand, increase their psychological well-being at work. In this research, the process for the development of the DEMOX model is shown. In the first chapter, once the subject has been contextualized, the objectives and hypotheses of the investigation are listed, along with the methodology applied. In the second chapter, the literature review is conducted in the field of UX evaluation and specifically in the industrial context. The third chapter describes the XC evaluation method, together with the MHLAB I case study developed for its validation. The fourth chapter shows the HEMEI tool, with the description of its aspects and the MHLAB II case study executed for its validation. The fifth chapter presents the DEMOX working model, which describes a design and evaluation procedure for industrial interfaces composed of the methods described above. Two case studies, MHLAB III and MHLAB IV, are shown for validation. Finally, the main conclusions of the doctoral thesis are presented and proposals for future lines of research are described. Therefore, these are the most relevant contributions obtained in the present doctoral thesis:  New procedure for the design and development of digital interfaces, called User Centered Agile Design (UCAD).  New classification table of UX evaluation methods and tools.  The eXperience Capturer (XC), a new method for evaluating UX in the interaction with industrial interfaces, taking into account pragmatic and experiential aspects in the three phases of the interaction, with a multi-method approach that combines quantitative, qualitative and monitoring tools.  HEMEI: new tool for the expert evaluation of UX in industrial interfaces, evaluating both the pragmatic and experiential aspects of the interaction.  DEMOX model, a new procedure for the evaluation and design of UX in industrial interfaces, to facilitate the integration of such knowledge into the current processes of manufacturing companies.

2010-eko hamarkada hasieran heldu zen Industrial 4.0 fenomenoak egungo industriaren ikuspegia guztiz aldatu du. Laugarren iraultza industrial honek, fabrikazio prozesuetan sistema ziber-fisikoak, interneta, Big Data edota Cloud Computing teknologiak txertatzea ahalbidetu du. Teknologia adimentsu hauei esker, lantegietako sistema konektatu guztien datuak jaso, gorde eta ikertu daitezke, honela balio gehitua duten produktu eta zerbitzu berriak eskainiz. Aro berri honetan langileak eginkizun estrategiko berriak bereganatzen hasiko dira, Operator 4.0 kontzepturantz bilakaera eginez. Horretarako, lan inguruneak eta batez ere teknologia hauekin interaktuatzeko interfazeak langileen behar eta ezaugarrietara egokitu beharko dira. Honen ondorioz, langileek teknologia berri hauek dakarten gaitasuna guztiz aprobetxatzea bermatuko da. Egoera honen aurrean, erabiltzailearen esperientzian oinarritutako diseinu disziplina, UX deiturikoa, erabiltzaileen beharretara egokitutako interfazeak diseinatu eta ebaluatzeko aukera gehien eskaintzen duen disziplina konsidera daiteke (Laschke et al., 2020). UX-a, lanen efizientzia bilatzen duten aspektu pragmatikoaz haratago, erabiltzaileen behar emozionalak betetzen dituzten interakzio esperientziak diseinatzean oinarritzen da (Hassenzahl, 2010). Izan ere, UX-aren ikuspegitik diseinatutako interfaze industrialak, langileen errendimendua hobetzeaz gain, beraien motibazio eta inplikazioan eragingo duten emozio positiboak sortzea ahalbidetzen du, honela beraien ahalmenak handituz eta erabakiak hartzen eta ikaste prozesuetan lagunduz (Kaasinen et al., 2019). Enpresen interfaze industrialen diseinu eta ebaluazio prozesuetan UX-aren kontzeptuak txertatu ahal izateko, doktoretza honetan DEMOX (Design and Evaluation of Machine-Operators eXperiences) modeloaren garapena aurkeztu da. Modelo honek, langileek egungo interfazeekin duten esperientzia ebaluatzea eta hauentzat proposamen berriak planteatzea ahalbidetzen du. Horretarako, erabiltzailean oinarritutako ebaluazio metodo bat proposatzen du, eXperience Capturer (XC) deiturikoa eta adituaren ikuspegitik ebaluatzeko erraminta bat, HEMEI izenekoa. Hauen bitartez, Operator 4.0 kontzeptuko eginkizun berriak bereganatzea erraztuko duten interfaze berriak diseinatzeko lan metodologia bat eskaintzen du. Interfaze berri hauek, alde batetik, lanen efizientzia eta errendimendua eta, bestetik, langileen ongizate psikologikoa handitzen lagunduko dute. Lan honetan zehar DEMOX modeloaren garapen prozesua aurkeztu da. Lehen kapituluan, behin testuingurua aurkeztuta, tesiko helburu eta hipotesiak zein hauek aurrera eramateko ezarritako metodologia zehaztu dira. Bigarren kapituluan, UX-aren ebaluazioaren inguruko azterketa bibliografikoa erakutsi da, konkretuki ingurune industrialetan zentratuz. Hirugarren kapituluan, erabiltzailean oinarritutako XC ebaluazio metodoa aurkeztu da, honen balidaziorako egindako MHLAB I azterketa kasuarekin batera. Laugarren kapituluan, aditu ikuspegitik ebaluatzeko HEMEI erraminta azaldu da, baita hau osatzen duten aspektuak eta balidaziorako MHLAB II kasua ere. Bostgarren kapituluan, DEMOX modeloa aurkeztu da, aurrez aipatutako metodo eta erramintaz osatutako metodologia deskribatuz. Honekin batera, balidaziorako bi azterketa kasu azaldu dira, MHLAB III eta MHLAB IV. Azkenik, doktoretzako ondorio nagusiak jaso dira eta ikerketako etorkizuneko hainbat ildo zehaztu dira. Amaitzeko, tesian zehar lortutako ekarpen nagusienak honako hauek dira:  Interfaze digitalen diseinu eta garapenerako prozedura berri bat, User Centered Agile Design (UCAD) deiturikoa.  UX-aren ebaluaziorako metodo eta erraminten klasifikazio taula berri bat.  Interfaze industrialetako esperientzia ebaluatzeko eXperience Capturer (XC) metodo berria, zeinak aspektu pragmatiko eta esperientzialak interakzioko hiru faseetan aztertzen dituen, ikuspuntu multimetodo batetik erraminta kuantitatibo, kualitatibo eta monitorizaziokoak uztartuz.  Aditu ikuspegitik, interfaze industrialetako esperientzia ebaluatzeko HEMEI erraminta berria, interakzioko aspektu pragmatikoak eta esperientzialak kontutan hartuz  DEMOX

La llegada de la nueva era de la Industria 4.0 a comienzos de la década del 2010 ha cambiado significativamente el panorama de la realidad industrial. Este nuevo paradigma incluye nuevas tecnologías como los sistemas ciberfísicos, el Internet de las cosas, el Big Data y el Cloud Computing en los procesos de fabricación. Estos sistemas inteligentes son capaces de recoger, almacenar y estudiar datos para ofrecer nuevos productos y servicios que optimicen los procesos productivos y desarrollen todo el potencial de esta nueva industria. En este contexto, los operarios comenzarán a adquirir funciones cada vez más estratégicas, de toma de decisiones y de resolución de problemas, evolucionando hacia el concepto del Operario 4.0. Para ello, los entornos de trabajo y especialmente las interfaces industriales deberán adaptarse a las necesidades y características de los operarios, de modo que puedan utilizar la información obtenida de las nuevas tecnologías para explotar al máximo sus virtudes y capacidades. Ante esta situación, la experiencia de usuario (UX) se presenta como una de las disciplinas que mayor potencial muestra en el diseño y evaluación de las interfaces industriales (Laschke et al., 2020). La UX, más allá de los aspectos pragmáticos que buscan la eficiencia de la ejecución de tareas, se centra en diseñar interacciones que cumplan con las necesidades emocionales de las personas (Hassenzahl, 2010). De hecho, los sistemas industriales diseñados en base a la perspectiva de la UX, además de aumentar la eficiencia de los operarios, generarán emociones positivas que impactan en su motivación e implicación, aumentando la inteligencia, capacidad de toma de decisiones y facilitando los procesos de aprendizaje (Kaasinen et al., 2019). Con el objetivo de facilitar la introducción de los aspectos del diseño y evaluación de la UX en interfaces industriales en las empresas manufactureras, en la presente tesis doctoral se describe el desarrollo del modelo DEMOX (Design and Evaluation for Machine-Operator eXperienciences). El modelo presenta un procedimiento de trabajo que permite evaluar la experiencia actual de los operarios con las interfaces industriales y habilita la propuesta de nuevas soluciones. Para ello, propone un método de evaluación basado en el usuario denominado eXperience Capturer (XC) y la herramienta de evaluación experta HEMEI. De esta manera, ofrece un modelo de trabajo para crear nuevas soluciones de interfaces que permitan a los operarios adquirir los nuevos roles del Operario 4.0, creando interacciones que, por un lado, aumenten su eficiencia y rendimiento en la ejecución de tareas y, por otro lado, aumenten su bienestar psicológico en el trabajo. En esta investigación, se muestra el proceso para el desarrollo del modelo DEMOX. En el primer capítulo, una vez contextualizada la temática, se listan los objetivos e hipótesis de la investigación, junto con la metodología aplicada. En el segundo capítulo se realiza la revisión bibliográfica en el campo de la evaluación UX y en concreto en el contexto industrial. El tercer capítulo describe el método de evaluación XC, junto con el caso de estudio MHLAB I desarrollado para su validación. En el cuarto capítulo se muestra la herramienta HEMEI, con la descripción de los aspectos que la componen y el caso de estudio MHLAB II ejecutado para su validación. El quinto capítulo presenta el modelo de trabajo DEMOX, que describe un procedimiento de diseño y evaluación de interfaces industriales compuesto por los métodos descritos anteriormente. Para su validación muestran dos casos de estudio, MHLAB III y MHLAB IV. Finalmente, se recogen las conclusiones principales de la tesis doctoral y se describen propuestas para líneas futuras de la investigación. De esta manera, éstas son las aportaciones más relevantes obtenidas en la presente tesis doctoral:  Nuevo procedimiento de diseño y desarrollo de interfaces digitales, denominado User Centered Agile Design (UCAD).  Nueva tabla de clasificación de métodos y herramientas de evaluación UX.  Nuevo método eXperience Capturer (XC), un método de evaluación de la UX en la interacción con interfaces industriales, tomando en cuenta los aspectos pragmáticos y experienciales en las tres fases de la interacción, con un enfoque multimétodo que combina herramientas cuantitativas, cualitativas y de monitorización.  HEMEI: nueva herramienta de evaluación experta de la UX en interfaces industriales, evaluando tanto los aspectos pragmáticos como experienciales de la interacción.  Modelo DEMOX, un nuevo procedimiento de evaluación y diseño de la UX en interfaces industriales, para facilitar la integración de dichos conocimientos en los procesos actuales de las empresas manufactureras.