assembly.tex

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\section{Studie zur Sensorinstallation für Heimautomatisierungssysteme}
\label{sec:assemblyRequired}
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Um Design-Prinzipien für die Verbesserung der Installation von ubiquitären
Systemen zu erstellen, führen \cite{Beckmann2004} eine explorative Studie, zur
Installation von Sensoren für ein Heimautomatisierungssystem, durch.\\
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Die Autoren betrachten die Installation von Sensoren als eine Aufgabe mit zwei
Dimensionen: \emph{Platzierung} und \emph{Assoziation}.
Die Platzierung beeinflusst die Datenqualität beim Auslesen einer
physikalischen Größe von einem Sensorknoten. Die Platzierung wird weiterhin
in zwei Unterfaktoren aufgeteilt: \emph{Proximität} und \emph{Direktionalität}.
Der Proximitätsfaktor gibt an wie nahe der Sensor an sein Messziel
angebracht werden muss.
Unter dem Direktionalitätsfaktor ist die Sensibilität eines Sensors auf Fehler
in seiner Ausrichtung zu verstehen. Eine Kamera ist zum Beispiel stark darauf
angewiesen, dass sie die richtige Szene aufnimmt. Ein Mikrofon hingegen hängt
nicht so stark von seiner Ausrichtung ab.
Die \emph{Assoziation} bezieht sich auf die semantische Verbindung zwischen dem
Datenstrom eines Sensors und des gemessenen Objekts in der realen Welt. Eine
Eins-zu-Eins Assoziation ist für Menschen die einfachste Variante, weil sie
leichter nachvollzogen wird.
Die \emph{Präzision} einer Assoziation wird als Funktion der
Knotenplatzierung und dessen zu messenden Subjekts beschrieben.
Es wird betont, dass die Assoziation eines proximalen Sensors leichter
durchzuführen ist als die eines direktionalen Sensors. Das Beobachten von
Objekten ist zudem leichter als das Beobachten von Räumen, weil die Reichweite
eines Sensors schwer einzugrenzen ist.
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\subsection{Verwendete Installationsanleitungen}
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Die Teilnehmer der Studie erhalten vor Beginn des Experiments eine Übersicht des
Konzeptes, dass hinter dem Heimautomatisiezungssytem steht und nur die
Platzierung, Ausrichtung und Assoziation der Sensoren bezüglich den von ihnen
beobachteten Gegenstände wird betrachtet. In der Studie werden keine Aktuatoren
oder Interaktionen zwischen den Sensoren betrachtet.

% Kurz sagen wie die mitgelieferte Doku war trebe scurtat ce ii jos
Die Studie ist auf den Umgang der Anwender mit der Installation von Sensoren
fokussiert. Folglich erhalten die Teilnehmer verschiedene Anweisungen, um zu
vermeiden, dass die Studie die Qualität der Nutzeranleitung bewertet.\\
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In Tabelle \ref{tab:assembly_doku} sind die Unterschiede zwischen den
Dokumentationstypen aufgezeigt. Die Namen der Sensoren in Dokumentation A und B,
repräsentieren die gemessene Größe (\emph{Strom, Vibration, Bewegung, Bild,
Geräusch}). Version C der Dokumentation benutzt nur Farben, um zwischen den
Sensoren zu unterscheiden.
Abbildung \ref{fig:assembly-doku_c} zeigt einen Ausschnitt aus Dokumentation C.
Man bemerkt, dass die Dokumentation wenig Informationen zum eigentlichen
Verhalten und Zweck der anzubringenden Sensoren beinhaltet.
Es wird erwähnt, dass es keine statistisch signifikanten Unterschiede, zwischen
dem Erfolg der Installation im Zusammenhang mit den verschiedenen
Dokumentationen, gab. Drei von fünf Nutzern mit Dokumentation C haben sich aber
solche Informationen gewünscht.\\
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Alle Sensoren sind mit Hilfe eines PDAs zu assoziieren, in dem der Sensor und
das zu messende Objekt aus dem Katalog eingescannt wurden.
Eine richtige Installation wird nach den Positionierungs- und
Assoziationsfaktoren bewertet.

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\begin{figure}[htb]
  \centering \includegraphics[width=0.8\textwidth]{img/assembly-doku_c.png}
  \caption{Ausschnitte aus der Dokumentation C, die auf einem PDA angezeigt
  wird \cite{Beckmann2004}}
  \label{fig:assembly-doku_c}
\end{figure}
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\begin{table}
  \caption{Unterschiede zwischen den Dokumentationen}
  \centering
  \begin{tabular}{l c c c}
    %heading
    \hline\hline  
    Enthaltene Informationen & Dokumentation A & Dokumentation B &
    Dokumentation C  \\ [1ex]
    \hline
    %heading end
	Installationsanleitung & \checkmark & \checkmark & \checkmark \\
	[1ex] 
	Gesammelte Sensordaten & \checkmark & \checkmark & x \\ [1ex]
	Funktion der Sensoren & \checkmark & x & x \\ [1ex] 
    \hline
  \end{tabular}
  \label{tab:assembly_doku}
\end{table}
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\subsection{Resultate der Studie}
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Von den 150 Sensorinstallationsaufgaben (15 Teilnehmer x 10 Sensoren) sind 112
(75\%) erfolgreich verlaufen. Nur 5 Teilnehmer (30\%) haben alle Aufgaben
korrekt durchgeführt.
 
\begin{itemize}
  \item Das Einlesen mit dem Barcode-Scanner wurde von 13 aus 15 (86\%)
  Teilnehmern korrekt durchgeführt.
  \item 2 der 15 Teilnehmer konnten keine der
  Aufgaben erfüllen und haben auch die Assoziation mit Hilfe des Barcodes nicht
  verstanden. Dieselben konnten weder den Anweisungen auf dem PDA folgen, noch
  wussten sie wie die Sensoren zu deaktivieren sind.
  \item Nur 5 aus den 10 Teilnehmern
  (50\%), die Beschreibungen der von den Sensoren aufgenommenen Daten erhalten
  haben (Dokumentation A und B), konnten den konkreten Anwendungsfall der
  Sensoren nennen.
\end{itemize}

Der am meisten fehlerhaft installierte Sensor war der Geräuschsensor,
mit 67\% Erfolgsrate, gefolgt von dem Bildsensor, mit 70\% Erfolgsrate. 4 der 9
fehlerhaften Bildsensorinstallationen folgten aus dem Übersehen oder nicht
folgen der Ausrichtungsanweisungen. 

Die Autoren motivieren die schlechten Erfolgsraten mit dem Problem der Anwendung
von bekannten Technologien in ungewohnten Situationen.
Im Vergleich dazu wurde der Stromsensor (ein Steckdosenaufsatz) in 87\% der
Fälle erfolgreich installiert (korrekte Assoziation 87\% und korrekte
Platzierung 93\%). Neben den dokumentierten Installationen konnte ein Nutzer,
mit Hilfe der zusätzlichen Sensorinformationen, einen Sensor erfolgreich an
seinen nicht standardkonformen Kühlschrank anbringen.

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\subsection{Schlussfolgerung der Studie}
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Im Folgenden werden die fünf in \cite{Beckmann2004} erhobenen Design-Prinzipien
für die Endnutzerinstallation von Sensoren aufgeführt und erläutert. Die ersten
zwei Prinzipien lehnen sich an traditionelle Prinzipien aus der
Mensch-Maschine-Interaktion und sind auch durch die Studie bestätigt.
Die letzten drei sind Erkenntnisse die aus der Studie gewonnen wurden.
\begin{enumerate}
  \item \textbf{Das konzeptuelle Modell der Benutzer für den Erfolg der
  Aufgabe nutzen}\\
  Bekannte Technologie, die wie gewohnt benutzt wird unterstützt das Verständnis, da die schon
  bestehenden konzeptuellen Modelle der Nutzer wiederverwendet werden. Der
  umgekehrte Effekt entsteht jedoch, wenn vertraute Technologien anders als im
  Normalfall benutzt werden. Tritt der Fall auf müssen die Technologien im Namen
  als auch im Aussehen versteckt werden.
  \item \textbf{Nutzbarkeit der Installation mit den häuslichen
  Anliegen im Gleichgewicht halten} \\
  Designer und Anwender müssen Faktoren der Umgebung - den Kontext -
  in Betracht nehmen. Wenn Benutzer aus pragmatischen Gründen die
  Installation nicht durchführen wollen, treten technische Aspekte in den
  Hintergrund und die Installation wird abgebrochen.
  \item \textbf{Die Anwendung von Kameras, Mikrophonen und
  hochdirektionalen Sensoren vermeiden}\\
  Nicht nur die Sensitiven Daten die solche Sensoren aufnehmen können,
  sondern auch die verschiedenen Installationsmöglichkeiten in
  Verbindung mit unterschiedlichen Layouts der Wohnungen können diese
  Art von Sensoren problematisch machen.
  \item \textbf{Inkorrekte Installationen sollten erkannt werden
   und auch Teilinstalltionen sollten einen Mehrwert bieten}
   \\
   Endnutzer wollen vielleicht einige Sensoren, die zum Beispiel sensitve
   Daten aufnehmen, nicht installieren, obwohl sie einen Mehrwert in der
   Heimautomatisierung sehen. Kann die Anwendung eine Teilinstallation
   entdecken und erlauben, so kann trotzdem ein Mehrwert geboten werden. 
  \item \textbf{Der Nutzer sollte über die Datensammlung, -speicherung und
  -übertragung unterrichtet werden} \\
  Benutzer, die über die aufgenommenen Daten und deren Benutzung informiert
  sind, gehen mit der Installation besser um. Für die
  Akzeptanz der Anwendung ist es kritisch, dem Benutzer zu erklären wie die
  Daten benutzt werden und ob diese das Haus verlassen.
\end{enumerate}

\cite{Beckmann2004} nennen einen weiteren Aspekt, der bei der Installation eines
Heimautomatisierungssystems eine Erhöhung der Erfolgsraten ermöglicht. Erkannte
Fehlinstallationen, durch die Analyse und den Vergleich von Sensordaten mit
ihren Richtwerten, können dem Anwender gemeldet werden.
Dieses Real-Time-Feedback während der Installation kann das konzeptuelle Modell
des Nutzers stärken und damit die Installation verbessern.

% Im
% Folgenden werden die charakterisierenden Eigenschaften einer Sensorinstallation,
% wie in \cite{Beckmann2004} beschrieben, aufgeführt.
% Eine Beschreibung der verwendeten
% Dokumentation, die Resultate der Studie und die abgeleiteten Design-Prinzipien
% folgen im Anschluss.