Computer Visualization in Participatory and Cognitive Engineering

Abstract

This thesis tells the initiation story of a computer visualization methodology and a participatory engineering methodology. The two methodologies are tightly coupled and for the purpose of this thesis, as a unit, named Computer Visualization in Par-ticipatory Engineering (VIPE). VIPE aims at a concurrent focus on technical and economical as well as ergonomic demands, by means of advancing communication, cooperation, and learning in engineering and design processes. VIPE has evolved mainly through action research: in six case studies, comprising planning projects in small and midsize manufacturing industries; and in a planning workshop addressed to companies and occupational health services in the manufacturing industry. The research has been multidisciplinary, involving architects, engineers, and psycholo-gists. The results indicate that VIPE teams, comprising people affected by the engineering process or outcome, as well as people who have an important contribution to make, promote cooperation and learning: i.e. exchange of opinions, utilization of shared knowledge and experience, public testing of current reality and future plans, and a concurrent focus on technical, economical, and ergonomic demands. Furthermore, computer visualization seems to serve as a common language, promoting communi-cation and shared mental models in the VIPE teams. The theoretical framework for VIPE is based on: visualization interpreted in terms of mental representations and Piaget’s developmental psychology, participatory the-ory and practice, a naturalistic team decision making perspective on the concepts of communication and cooperation, Kolb’s experiential learning theory for studying learning processes, and action research to seek knowledge that will serve action. In addition to VIPE, the thesis narrates the creation and experimental evaluation, i.e. the cognitive engineering process, of prototype computer visualization – an op-erator process interface. The aim is to compare the efficiency of a structural and a functional operator process interface in disturbance handling and steering, with re-gard to operator training and operator process control. It seems as if the principles derived for the design of a functional OPIf in some re-spects can improve operator performance in process industry, especially concerning dynamic steering tasks. The theoretical framework is based on operator mental representations in terms of mental images and mental models, as well as operator process control regarded in the context of dynamic decision making.

Abstract (Swedish)

Popular Abstract in Swedish

Denna avhandling har sin upprinnelse i utvecklingen av en metod för datorvisualis-ering och en metod för participativ ingenjörskonst. De två metoderna är intimt förknippade med varandra och benämns tillsammans “Computer Visualization in Participatory Engineering” (VIPE), något som på svenska skulle kunna benämnas ”Datorvisualisering för Participativ Ingenjörsvetenskap”. VIPE avser att integrera såväl tekniska, ekonomiska som ergonomiska perspektiv i förändringsprocesser, ge-nom att befrämja kommunikation, lärande och samverkan. VIPE har huvudsakligen utvecklats genom aktionsforskning: sex fallstudier har ge-nomförts i små och medelstora företag inom verkstadsindustrin. Dessutom har en workshop som riktade sig till företag och företagshälsovård inom verkstadsindustrin genomförts. Forskningen har varit mångdisciplinär och involverat arkitekter, ingen-jörer och psykologer. Resultaten indikerar att projektgrupper, bestående av personer som är direkt berörda av eller är på annat sätt är väsentliga för förändringsprocessen, förbättrar interper-sonell kommunikation, lärande och samarbete genom kunskaps- och erfarenhetsut-byte, samt genom möjligheten att föra fram åsikter om och diskutera både befintlig och planerad verksamhet. Vidare indikerar resultaten att datorvisualiseringen kan tjäna som ett gemensamt språk i projektgrupperna, som underlättar kommunikation och bildandet av gemensamma kognitiva modeller. Den teoretiska referensramen till VIPE grundas på en tolkning av visualisering uti-från mentala representationer samt Piaget’s utvecklingspsykologi; participativa resonemang; ett ”naturalistiskt” beslutsfattande utifrån grupperspektiv på kommu-nikation och samverkan; Kolb’s teori om lärandeprocesser; samt aktionsforskning för att generera kunskap som kan användas i och för förändring. Förutom VIPE, omfattar avhandlingen också en redogörelse för utveckling och ex-perimentell utvärdering av en visualiseringsprototyp till ett operatörsgränssnitt inom processindustrin. Syftet är att jämföra effektiviteten hos ett strukturellt respektive ett funktionellt gränssnitt med avseende på störningshantering och styrning samt träning och processkontroll. Resultaten antyder att de principer som ligger till grund för utformningen av det funktionella gränssnittet kan förbättra process operatörernas prestationer. Framför allt gäller detta dynamiska styrningsuppgifter De teoretiska utgångspunkterna beskriver olika mentala representationer av relevans för störningshantering respektive styrning, samt operatörsarbete i termer av dyna-miskt beslutsfattande. Denna avhandling har sin upprinnelse i utvecklingen av en metod för datorvisualis-ering och en metod för participativ ingenjörskonst. De två metoderna är intimt förknippade med varandra och benämns tillsammans “Computer Visualization in Participatory Engineering” (VIPE), något som på svenska skulle kunna benämnas ”Datorvisualisering för Participativ Ingenjörsvetenskap”. VIPE avser att integrera såväl tekniska, ekonomiska som ergonomiska perspektiv i förändringsprocesser, ge-nom att befrämja kommunikation, lärande och samverkan. VIPE har huvudsakligen utvecklats genom aktionsforskning: sex fallstudier har ge-nomförts i små och medelstora företag inom verkstadsindustrin. Dessutom har en workshop som riktade sig till företag och företagshälsovård inom verkstadsindustrin genomförts. Forskningen har varit mångdisciplinär och involverat arkitekter, ingen-jörer och psykologer. Resultaten indikerar att projektgrupper, bestående av personer som är direkt berörda av eller är på annat sätt är väsentliga för förändringsprocessen, förbättrar interper-sonell kommunikation, lärande och samarbete genom kunskaps- och erfarenhetsut-byte, samt genom möjligheten att föra fram åsikter om och diskutera både befintlig och planerad verksamhet. Vidare indikerar resultaten att datorvisualiseringen kan tjäna som ett gemensamt språk i projektgrupperna, som underlättar kommunikation och bildandet av gemensamma kognitiva modeller. Den teoretiska referensramen till VIPE grundas på en tolkning av visualisering uti-från mentala representationer samt Piaget’s utvecklingspsykologi; participativa resonemang; ett ”naturalistiskt” beslutsfattande utifrån grupperspektiv på kommu-nikation och samverkan; Kolb’s teori om lärandeprocesser; samt aktionsforskning för att generera kunskap som kan användas i och för förändring. Förutom VIPE, omfattar avhandlingen också en redogörelse för utveckling och ex-perimentell utvärdering av en visualiseringsprototyp till ett operatörsgränssnitt inom processindustrin. Syftet är att jämföra effektiviteten hos ett strukturellt respektive ett funktionellt gränssnitt med avseende på störningshantering och styrning samt träning och processkontroll. Resultaten antyder att de principer som ligger till grund för utformningen av det funktionella gränssnittet kan förbättra process operatörernas prestationer. Framför allt gäller detta dynamiska styrningsuppgifter De teoretiska utgångspunkterna beskriver olika mentala representationer av relevans för störningshantering respektive styrning, samt operatörsarbete i termer av dyna-miskt beslutsfattande.

• author: Bengtsson, Peter
• supervisor: [unknown] [unknown]
• opponent: Professor Wilsson, J.R., University of Nottingham
• organization: Ergonomics and Aerosol Technology
• publishing date: 2000
• type: Thesis
• publication status: published
• subject: Production Engineering, Human Work Science and Ergonomics
• keywords: Utvecklingspsykologi, Development psychology, Dynamic Decision Making, Operator Process Interfaces, Action Research, Learning, Ergonomics, Engineering, Participatory, Virtual Reality, Animation, Computer, Visualization, Systems engineering, computer technology, Data- och systemvetenskap, Architecture, interior design, Arkitektur, inredningsarkitektur
• pages: 115 pages
• defense location: Hörsal M:E, M-huset
• defense date: 2000-11-16 10:15:00
• ISBN: 91-7874-103-3
• language: English
• LU publication?: yes
• id: a68f6373-e231-43d8-9a41-b412b4d9bcca (old id 40993)
• date added to LUP: 2016-04-01 16:04:58
• date last changed: 2018-11-21 20:38:34