Теория и методология инженерно-психологического проектирования

Теория и методология инженерно-психологического проектирования. Методологические вопросы проектирования СЧМС. Подходы к проектированию СЧМС. Распределение функций между человеком и машиной. Методы инженерно-психологического проектирования.

Методологические вопросы проектирования СЧМС. Подходы к проектированию СЧМС.

Становление идеи инженерно-психологического проектирования (ИПП) систем «человек–машина–среда» связано с распространением проектной установки при создании техники на проектирование системы, в которой человек, машина и условия среды рассматриваются как звенья сложного функционирующего целого объекта (Зараковский Г.М., 1966; Пископпель А.А. и др., 1994). Проектирование СЧМС направлено на определение такого варианта интеграции этих звеньев в единую систему, который бы являлся наилучшим с точки зрения эффективности применения СЧМС, включая затраты на ее разработку и изготовление, отбор и подготовку обслуживающего персонала и другие показатели. В методологическом плане проектирование СЧМС опирается на идеи системного подхода, согласно которому именно законы взаимосвязи и взаимообусловленности различных звеньев системы определяют ее свойства как целого.

В методологическом плане проектирование СЧМС исходно строилось на принципах системотехники – прикладного научного направления, которое разрабатывает

 

Системотехника – это прикладное научное направление, которое разрабатывает вопросы проектирования, создания, испытания и эксплуатации систем.

вопросы проектирования, создания, испытания и эксплуатации систем. Системотехника имеет дело с объектами, в которых, помимо материальных, технических и энергетических факторов, значительную роль играет информационный фактор, который в сложных системах становится доминирующим («системообразующим»).

При системотехническом проектировании, которое можно определить как подход «от машины к человеку» («машиноцентрический»), человек фактически рассматривается как техническое звено СЧМС, как канал связи, имеющий определенные (фиксированные) «входные» и «выходные» характеристики по приему и переработке информации. Главной задачей разработчиков системы является согласование этих характеристик с аналогичными показателями «входов» и «выходов» технических звеньев.

С точки зрения системотехники интеграция технической и «человеческой» подсистем в единую СЧМС должна производиться на основе их описания на едином количественном языке теории информации и связи, что влечет за собой утрату своеобразия свойств и возможностей человека. Таким образом, представление о человеке как канале связи является упрощенным. Оно не соответствует реальному поведению человека и не обеспечивает совпадения расчетных и действительных показателей указанных характеристик.

Для проектирования СЧМС на основе положений инженерной психологии Б.Ф. Ломов (1966) предложил подход «от человека к машине» («антропоцентрический»), опирающийся на идеи деятельностного и личностного подходов в отечественной психологии. Согласно этим идеям человек признается субъектом труда, выполняющим сознательную целенаправленную деятельность, а машина – орудием труда, которое человек использует для этой деятельности. Поэтому в соответствии с антропоцентрическим подходом СЧМС должна проектироваться таким образом, чтобы человек мог максимально реализовать свой личностный и профессиональный потенциал. Техника должна создаваться для человека и с учетом его возможностей реализовать задачи деятельности.

При практическом применении антропоцентрического подхода главным становится проектирование операторской деятельности, – проект деятельности выступает как основа для проектирования технических звеньев СЧМС (Ломов Б.Ф., 1984; «Эргономика», 1988). Таким образом, при данном подходе человек и техника противопоставлены как разнокачественные звенья СЧМС, а центральным звеном системы является человек.

Современный прогресс в развитии сложных систем управления привел к формированию концепции равнозначного подхода при проектировании СЧМС. Согласно этому подходу человек и машина рассматриваются как равноправные компоненты СЧМС (Голиков Ю. Я., Костин А.Н., 1996).

Реализация данного подхода предполагает, что проектирование СЧМС носит комплексный характер и включает в себя частные виды проектирования: 1) техническое, включающее разработку машинной части системы; 2) художественное (дизайнерское), состоящее в обеспечении потребительских свойств СЧМС (эстетичности, привлекательности и т.п.); 3) эргономическое (инженерно-психологическое), заключающееся

 

в разработке проекта операторской деятельности. Для согласования и объединения частных проектов в комплексный проект СЧМС необходимо разработать универсальный язык описания человека и машины.

При проектировании СЧМС может быть применен системный подход – совокупность представлений о целостном рассмотрении трудовой деятельности, системно-динамических характеристиках структуры деятельности, а также о синтезе различных аспектов исследования деятельности и роли возможных последствий тех или иных решений при проектировании деятельности. Реализация системного подхода при проектировании СЧМС означает учет особенностей взаимосвязи и взаимного влияния отдельных элементов (компонентов) системы в целях достижение наивысшей эффективности и надежности СЧМС.

Методологическую основу проектирования СЧМС составляет также ряд других научных концепций: «человеческого фактора» – о роли индивидуальных и групповых особенностей в обеспечении надежности деятельности; «активного оператора» – о рациональной загрузке оператора в автоматизированных системах управления техникой; «психического образа» – о регулирующей функции образа в операторской деятельности и информационном обеспечении его формирования; «взаимной адаптации человека и техники» – о закономерностях приспособления различных компонентов СЧМС; «совмещенной деятельности» – о закономерностях операторской деятельности в условиях одновременного предъявления информации о разных целях и т.д. («Системный подход», 1992; Бодров В.А., Орлов В.Я., 1998).

 

Распределение функций между человеком и машиной.

Одной из наиболее существенных причин возникновения инженерной психологии было появление машин, способных выполнять некоторые функции человека (мыслительные операции, управление, организация). Это обстоятельство привело к тому, что в некоторых задачах возможности человека и машины в современных системах управления техникой оказались соизмеримы. В связи с этим возникла проблема распределения функций между машиной (автоматикой) и человеком (Ломов Б.Ф., 1966; «Введение в эргономику», 1974; Котик М.А., 1978; Кантовиц Б., Соркин Р., 1991).

Выделение «человеческих» и «машинных» функций для решения задачи их последующего распределения в процессе инженерно-психологического проектирования осуществляется на основе специально разработанных принципов (Котик М.А., 1978):

1) принцип преимущественных возможностей – определяется сравнением возможностей человека и машины по ряду показателей, из которых следует выбрать приоритетные для выполнения конкретной операторской задачи;

2) принцип максимализации показателей всей СЧМС – предусматривает такое распределение функций, при котором достигаются высокие показатели работы не человека или машины в отдельности, а общего результата их совместного действия в системе;

3) принцип оптимизации информационного обмена в системе управления – реализуется при таком распределении функций, когда объем информации, поступающей к человеку и машине, а также скорость ее предъявления соответствует их возможностям по восприятию и переработке информации в системе управления в конкретный момент;

4) принцип взаимного дополнения и резервирования человека и машины – предполагает использование для решения отдельных задач совместных возможностей

 

человека и машины, а в случае необходимости и перераспределение между ними отдельных функций по ходу работы;

5) принцип ответственности – возложение на человека выполнения наиболее ответственных задач в системе в силу широты и гибкости его возможностей, а также способности находить оптимальные решения в условиях дефицита информации и в неопределенных ситуациях;

6) принцип активности и удовлетворенности оператора – предусматривает целесообразность возложения на человека функций, позволяющих ему сохранять в процессе работы системы состояние оперативной готовности переключить на себя весь необходимый объем задач управления (при отказе техники) и реализовать стремление к самоутверждению в труде.

Распределение функций между человеком и машиной начинается на ранних стадиях проектирования и является пошаговым процессом, который включает в себя этап предварительного распределения функций и ряд последовательных коррекций выбранного варианта. Непосредственное распределение функций, основанное на указанных принципах, начинается с отбора отдельных функций для машины (исходя из опыта реализации аналогичных функций). Все остальные задачи ранжируются по ряду существенных характеристик (количество вариантов решения задачи, достоверность информации, вероятность появления данной задачи, сложность решения задачи и т.п.). Распределение оставшихся задач осуществляется по следующему принципу: задачи, разрешаемые с учетом многих признаков, имеющие много вариантов решений, отличающиеся высокой неопределенностью информации, незначительной логической и вычислительной сложностью, целесообразно предварительно поручать человеку. Задачи с противоположными свойствами возлагаются на машину.

Кроме качественных, существуют и количественные методы распределения функций, в основу которых положено сопоставление надежности, временных, информационных и других показателей работы человека и машины («Введение в эргономику», 1974; Котик М.А., 1978).

 

Методы инженерно-психологического проектирования.

Создание СЧМС требует единого подхода к этой системе как целому и единого языка для ее описания. До настоящего времени расчету и проектированию поддается только одна подсистема – объект управления. Одной из основных причин этого является отсутствие хорошо обоснованных принципов моделирования деятельности человека-оператора. Конкретные методы проектирования СЧМС еще недостаточно разработаны в связи с наличием ряда проблем (создание единого подхода к описанию функций техники и деятельности человека, учет индивидуальных психологических характеристик деятельности человека, учет динамики характеристик человека в процессе отбора и подготовки операторов, учет изменений функциональных состояний человека-оператора и т.д.).

При проектировании СЧМС, когда будущая система существует лишь на бумаге, возможности использования психологических и физиологических методов весьма ограничены. Для формализованного описания и построения моделей операторской деятельности используются математические методы. Сравнительная характеристика некоторых методов приведена в табл. 25.1. Из таблицы видно, что не существует метода, одинаково хорошо учитывающего все характеристики деятельности. Поэтому при решении инженерно-психологических задач часто приходится применять комбинацию тех или иных методов.

 

Таблица 25.1 Возможности применения математических методов в инженерной психологии

(по книге: «Основы инженерной психологии», 1986)

Методы	Степень выполнения требований
	размерность	неопределенность	динамичность	факторность	описательность
Теория информации	Высокая	Средняя	Отсутствует	Средняя	Средняя
Теория массового обслуживания	Высокая	Средняя	Средняя	Средняя	Отсутствует
Теория автоматического управления	Средняя	Малая	Высокая	Отсутствует	Малая
Теория автоматов	Малая	Средняя	Средняя	Отсутствует	Средняя
Теория статистических решений	Средняя	Высокая	Средняя	Средняя	Высокая

Примечание: размерность – описание процессов управления со многими взаимосвязанными переменными; неопределенность – учет случайных, вероятностных составляющих в деятельности оператора; динамичность – учет фактора времени; факторность – учет специфических особенностей поведения человека; описательность – возможность описания внутренних, психофизиологических механизмов деятельности человека.

 

Наиболее широкое использование для описания деятельности оператора получили методы теории информации, теории массового обслуживания, теории автоматического управления (Галактионов А.И., 1978; «Основы инженерной психологии», 1986).

Методы теории информации применяются для: 1) расчета количества перерабатываемой информации как меры сложности работы оператора; 2) оценки времени, которое затрачивает оператор на переработку определенной информации; 3) согласования скорости выдачи (поступления) информации с психофизиологическими возможностями человека по ее приему и обработке. Применение теории информации для анализа деятельности оператора связано с определенными трудностями и ограничениями, которые определяются различиями «человеческого» и физического алфавита сигналов, нестационарными характеристиками деятельности человека, невозможностью учета смыслового содержания информации и т.д.

Для построения моделей деятельности оператора может использоваться математический аппарат теории массового обслуживания, которая позволяет решать вопросы организации деятельности человека-оператора – определение необходимого числа операторов, требований к уровню их подготовленности, допустимой плотности потока сигналов, поступающих к оператору, и т.д.

Создание математических моделей деятельности оператора в системах непрерывного типа (транспортные средства, диспетчерские системы и т.п.) возможно на основе использования методов теории автоматического управления (ТАУ). Процесс анализа системы состоит из: 1) установления критерия поведения замкнутой системы и

 

определения ее передаточной функции; 2) нахождения такой передаточной функции оператора, которая позволила бы получить требуемую функцию всей системы; 3) проведение системы мероприятий (отбор, подготовка операторов и др.), обеспечивающих требуемую функцию оператора. Наиболее важным недостатком существующих моделей, основанных на использовании аппарата ТАУ, является их линейность, в то время как человек-оператор является нелинейным звеном следящей системы.

Промежуточное место между экспериментальными и математическими методами занимают имитационные методы, основанные на приемах статистического моделирования. Одним из них является метод статистических испытаний (метод Монте-Карло) – имитация воздействия случайных факторов на деятельность оператора и функционирование СЧМС непосредственно в ходе моделирования.

Применение метода имитационного моделирования при решении задач инженерно-психологического проектирования имеет ряд особенностей, которые определяются:

1) представлениями о производственной деятельности оператора как известной совокупности отдельных действий, выполнение которых обусловлено предписаниями детерминированного или вероятностного характера;

2) описанием каждого действия в предельно упрощенном виде – задается, как правило, только вероятность конкретного действия и время его выполнения, учитываются обобщенные показатели эффективности;

3) вероятностным характером многих характеристик деятельности оператора.

Меняя порядок выполнения отдельных действий, число операторов, их психофизиологические характеристики, условия работы и т.п., модель позволяет получить суммарные показатели качества работы.

Имитационные модели деятельности оператора в СЧМС можно разбить на два основных вида; модели решения отдельных конкретных задач и модели работы оператора в условиях потока таких задач (модели обслуживания).

Основное средство получения математических моделей деятельности оператора – различные экспериментальные и тренажерные комплексы, использующие принцип полунатурного моделирования. В таком комплексе оператор работает в условиях, максимально приближенных к реальным. Метод полунатурного исследования позволяет оперативно и в широких пределах менять параметры технической части системы и тем самым проводить исследование СЧМС в различных условиях работы.

Математические модели (аналитические и имитационные) целесообразно использовать в процессе инженерно-психологического проектирования для решения следующих задач: 1) получения общего представления о характере деятельности человека в СЧМС и создания языка для адекватного описания этой деятельности; 2) подтверждения принципиальной возможности создания СЧМС по определенной схеме и сопоставления конкретных типов схем с целью выбора наиболее приемлемых из них; 3) имитирования деятельности в нормальных и экстремальных условиях.

Посредством моделирования можно решать задачи, связанные как с обоснованием требований к элементам системы со стороны оператора, так и с получением комплексной оценки тех или иных вариантов СЧМС.

Кроме математического моделирования, для инженерной практики также представляет интерес физическое моделирование, когда для исследований используется

 

физический макет системы. Физическое моделирование позволяет наиболее полно исследовать свойства изучаемой системы. Однако при таком моделировании для каждого случая приходится создавать свою модель. Значительные трудности возникают и при моделировании особенностей внешней среды. Таким образом, данный метод, хорошо вскрывая физическую сущность явлений, не обладает универсальностью применения.

 

25.2. Инженерно-психологические требования к СЧМС

Инженерно-психологические требования к СЧМС. Требования к средствам отображения информации. Требования к зрительным индикаторам. Требования к звуковым индикаторам. Требования к органам управления. Требования к организации рабочего места. Требования к рабочей среде.

 

Требования к средствам отображения информации.

На основании экспериментальных исследований и опыта эксплуатации СЧМС формируются инженерно-психологические (эргономические) требования (ИПТ) к новым системам – требования к СЧМС (ее подсистемам, оборудованию, рабочей среде), определяемые характеристиками человека и устанавливаемые для обеспечения его эффективной и безопасной деятельности в системе.

ИПТ учитываются в процессе проектирования, создания (производства, испытания) и эксплуатации СЧМС и предъявляются как к различным ее элементам, так и к системе в целом. Различают общие и частные ИПТ; первые относятся к целым группам (классам) СЧМС, вторые – к конкретным системам.

Учет ИПТ необходим для обеспечения:

– рационального распределения функций между человеком и машиной в СЧМС:

– рациональной организации рабочего места на основе учета характеристик человека при конструировании оборудования;

– соответствия технических средств возможностям человека по приему и переработке информации, а также осуществлению им управляющих воздействий;

– оптимальных для жизнедеятельности и работоспособности человека показателей производственной среды.

Своеобразие характеристик человека определяет классификацию ИПТ на следующие группы:

1) психологические – обусловленные особенностями восприятия, внимания, памяти, мышления, психомоторики и определяющие процессы приема и переработки информации, управляющих действий в СЧМС;

2) физиологические – определяемые энергетическими возможностями организма человека по обеспечению физических и умственных усилий в процессе выполнения трудовых задач, устойчивости к воздействию неблагоприятных факторов внешней среды, реализации физических качеств силы, скорости, выносливости и т.д.;

3) антропометрические – обусловленные статическими и динамическими (биомеханическими) характеристиками размера, формы и веса человеческого тела и его частей (рук, ног, головы, туловища);

4) гигиенические – учитывающие показатели безвредности и безопасности условий жизнедеятельности и работы человека (нормы по микроклимату, газовому составу, освещенности, шуму и т.д.).

 

Инженерно-психологические требования – требования к СЧМС (ее подсистемам, оборудованию, рабочей среде), определяемые характеристиками человека и устанавливаемые для обеспечения его эффективной и безопасной деятельности в системе.

Важным условием эффективного внедрения ИПТ является их стандартизация и нормирование. Основными направлениями стандартизации требований является разработка государственных и отраслевых стандартов (ГОСТов и ОСТов) на терминологию, элементы СЧМС, промышленную продукцию (измерительные приборы, бытовую технику, кабины транспортных средств и др.), рабочую документацию, по безопасности труда и т.д.

Средства отображения информации (СОИ) являются технической основой для построения информационной модели процесса управления. Информационная модель должна удовлетворять следующим основным требованиям:

1) состав, форма и объем предъявления информации должны соответствовать как решаемым задачам, так и психологическим возможностям человека (уровню чувствительности анализаторов, объему памяти, скорости переработки информации и т.п.);

2) содержание сигналов должно быть лаконичным, определенным и не допускать разных интерпретаций;

3) форма сигналов не должна требовать от оператора их дополнительного перекодирования;

4) сигналы должны обеспечивать оператору возможность предвидения ситуации и результатов своих действий;

5) характеристики сигналов (интенсивность, длительность, пространственное положение) должны обеспечивать необходимый уровень их дифференцированного восприятия;

6) общий объем сигналов должен исключить дефицит информации или перегрузку ею;

7) источники наиболее значимых сигналов следует размещать в тех зонах сенсорного поля, где обеспечивается их наилучшее восприятие.

Удовлетворение перечисленных требований возможно различными способами. Так, адекватность отображения сообщения, словесной инструкции достигается использованием оптических табло с трафаретами или электролюминесцентных индикаторов; для представления количественных показателей необходимо устройство типа счетчика; для анализа работы оборудования рекомендуется применять электронно-лучевые трубки. Для снижения информационной перегрузки необходимо сократить ее поток и предоставлять информацию оператору с упреждением к началу исполнения, а также сохранять на индикаторе информацию по желанию оператора на необходимое время. Для уменьшения недозагрузки оператора целесообразно сократить до минимума время от запроса до воспроизведения информации, обеспечить достаточную интенсивность потока информации и т.д. Максимальная разгрузка оперативной памяти достигается использованием кода, ассоциируемого с жизненным опытом человека, максимальным соответствием информационной модели реальным объектам и процессам, использованием рабочих инструкций.

Конкретные типы СОИ, их количество и способы взаимного размещения выбирают с учетом особенностей работы анализаторов человека, закономерностей формирования оперативного образа объекта управления, характера функций оператора в

 

Кодирование информации – способ представления информации оператору, в наибольшей степени соответствующий особенностям восприятия, памяти и мышления.

СЧМС, последовательности и степени важности выполняемых операций, требуемой скорости и точности работы.

Для отображения зрительной информации используются три основных формы индикации: стрелочная, знаковая и графическая.

На считывание показателей большое влияние оказывают отдельные элементы стрелочного прибора: шкалы, стрелки, оцифровка, отметки. Точность и скорость считывания показаний со шкалы прибора зависят от ее вида, формы и размера, расстояния наблюдения, интервала между отметками. При коротких экспозициях (менее 0,5 с) точнее считываются показания прибора с подвижной шкалой и неподвижной стрелкой, при увеличении времени экспозиции предпочтительнее приборы с подвижной стрелкой и неподвижной шкалой. По качеству отсчета наиболее эффективна круглая шкала, затем линейная горизонтальная и, наконец, вертикальная шкала. Оптимальный угловой размер шкалы составляет 2,5-5^о (40–60 мм при дистанции наблюдения 750-900 мм). К стрелочным индикаторам предъявляются также требования по градуировке шкал, форме и расположению стрелок и указателей и т.д. (Дмитриева М.А., Крылов А.А., Нафтульев А.И., 1979; Хеландев М., 1992).

Разработан также ряд требований по расположению приборов на информационной панели (например, стрелочные индикаторы следует устанавливать в плоскости, перпендикулярной линии взгляда; для шкал, установленных на одной панели, необходимо выбирать одинаковую систему делений, одинаковые цифры и т.п.).

В СОИ используют различные виды знаков: цифры и буквы, абстрактные фигуры, условные символы. Главную роль в опознании знака играет его контур. Сложность знака оценивается по числу входящих в него элементов и величине его углового размера. В связи с распространением графических дисплеев широко используются такие виды индикации, как графики и диаграммы, – требования к ним связаны с особенностями глазомерной оценки длины линий, позиции (координат) точки на графике, глазомерного сопоставления площадей (на диаграмме) и т.д.

При построении СОИ возникает проблема оптимального кодирования информации – способа ее представления оператору, в наибольшей степени соответствующего особенностям восприятия, памяти и мышления. Проблема кодирования заключается в правильном выборе категории кода, длины алфавита сигналов, компоновке кодового знака.

Категорией кода (видом алфавита) называется любой самостоятельный способ кодирования информации (кодирование размером символа, типом линии, формой символа, яркостью, цветом, частотой мельканий и т.д.). Вид алфавита следует выбирать с учетом характера передаваемой информации и решаемых оператором задач. При выборе способа кодирования следует принимать во внимание допустимую длину алфавита сигналов (число символов), а следовательно, и возможный объем информации на символ. Учитывают также величину информационного поля, необходимую для отображения информации, условия работы человека, технические возможности аппаратуры и т.п.

Длина алфавита сигналов определяется количеством различных элементов (уровней) внутри данной категории кодирования и ограничена способностью человека точно

 

Таблица 25.2 Характеристика условий применения зрительной или акустической индикации

(по книге: «Справочник по инженерной психологии», 1982)

Условия применения зрительной индикации	Условия применения акустической индикации
Сообщение сложное	Сообщение простое
Сообщение длинное	Сообщение короткое
Сообщение будет связано с последующими сообщениями	Сообщение не будет связано с последующими сообщениями
В сообщении речь идет о положении в пространстве	В сообщении речь идет о событиях, совершающихся во времени
Сообщение не требует немедленного действия	Сообщение требует немедленного действия
Слуховая система оператора перегружена	Зрительная система оператора перегружена
На пункте получения информации очень шумно	Пункт получения сообщения ярко освещен или необходима полная темновая адаптация
Работа оператора позволяет ему оставаться на одном месте	Работа оператора требует постоянного перемещения

идентифицировать возрастающее число одномерных сигналов и возможностями его оперативной памяти. Число абсолютно различимых градаций одномерного сигнала колеблется в пределах от 4 (яркость, частота мельканий) до 16 (форма абстрактных символов).

Эффективность кодирования зависит от компоновки кодового знака, – особенностей использования для этих целей основных и дополнительных, внутренних и наружных деталей, характеристик яркости, контраста и т.д.

Для кодирования сложных сообщений используется формулярный способ (компактная таблица различных знаков, каждый из которых несет информацию о том или ином параметре управляемого объекта). Чтение формуляра улучшается при использовании в нем смешанного кодирования (сочетание букв, цифр и условных знаков).

 

Требования к звуковым индикаторам.

Звуковые СОИ применяют для подачи предупредительных или аварийных сигналов, требующих незамедлительного реагирования, обеспечения приема информации при неблагоприятных условиях зрительной работы, в условиях большой пространственной протяженности рабочего места, если необходима или желательна голосовая связь (табл. 25.2).

К источникам звуковых сигналов относятся звуковые генераторы, гудки, сирены, ревуны, свистки, звонки. Их основные характеристики – частота 800-5000 Гц, уровень звукового давления 80-100 дБ, длительность отдельных сигналов и интервалов между ними не менее 0,2 с и не более 10 с. Модуляцию сигналов следует производить изменением амплитуды и частоты. В условиях маскировки шумом следует обеспечить превышение уровня звукового давления над уровнем шума на 10-16 дБ.

Речевые сигналы предпочтительнее звуковых в случаях, когда:

– сообщение сложное;

– необходимо иметь возможность опознать источник сообщения;

– необходим быстрый двусторонний обмен информацией;

– сообщение относится к будущему времени и требует подготовительных операций. Речевые сигналы также могут быть использованы в качестве сигналов предупреждения.

 

Независимо от типа и характера применяемых органов управления (ОУ) при их выборе и проектировании необходимо учитывать целый ряд общих ИПТ:

1) ОУ, связанные с определенной последовательностью действий оператора, необходимо располагать так, чтобы действия осуществлялись слева направо и сверху вниз;

2) ОУ должны выбираться с учетом сложившихся у человека стереотипов движений: например, движение ОУ вперед, по часовой стрелке, вправо или вверх, нажатие на кнопку должно соответствовать пуску оборудования;

3) расположение ОУ должно осуществляться с учетом принципа экономии движений, количество которых должно быть минимально, они должны быть просты и ритмичны, а предыдущие и последующие движения – плавно связаны;

4) расположение ОУ должно обеспечивать равномерность загрузки обеих рук и ног оператора;

5) ОУ должны обладать достаточным сопротивлением, чтобы уменьшить возможность случайного включения;

6) для предупреждения аварийных ситуаций из-за случайного или несвоевременного включения-выключения ОУ они должны быть обеспечены надежной блокировкой или сигнализацией;

7) чтобы не перепутать ОУ при их использовании без зрительного контроля, они должны кодироваться формой или цветом.

ОУ могут приводиться в движение с помощью рук или ног оператора. Ручное управление предпочтительнее ножного, когда требуется высокая скорость и точность установки ОУ в определенное положение. Ножное управление применяется для разгрузки рук при большом количестве ОУ и необходимости больших мышечных усилий.

К каждому типу ОУ предъявляются специфические инженерно-психологические требования.

Кнопки и клавиши используются для ввода логической и цифровой информации и быстрого включения или отключения аппаратуры. Требования к ним содержат такие параметры, как минимальный размер, усилие нажатия, рабочий ход, частота нажатия в минутах, группировка на панелях и т.д.

Тумблеры применяются для реализации функций, требующих двух или трех дискретных положений, для осуществления операций быстрого включения-выключения. К ним предъявляются требования по таким параметрам, как размер, кодирование, форма, величина прилагаемого усилия, расстояние между соседними тумблерами и т.д.

Поворотные выключатели и переключатели (ПВП) применяются для операций включения-выключения, последовательного переключения и для плавного непрерывного или дискретного регулирования. Требования к ПВП определяются их размером, величиной усилий, фиксацией положений, расстоянием между соседними ПВП и т.д.

Маховики управления и штурвалы предназначены для выполнения ступенчатых переключений и плавного динамического регулирования; основные параметры требований к ним определяются необходимыми размерами, величиной усилий, направлением движений.

 

Ножные органы управления (педали) используются при небольшой точности движений и необходимости приложения больших усилий; требования к ним связаны с размещением относительно продольной оси тела, расстоянием между педалями, величиной усилий, формой и размерами педали.

В сложных СЧМС различные органы управления используются совместно, в системе ввода информации (СВИ), под которой понимается совокупность отдельных органов управления и алгоритмов ввода необходимой для управления СЧМС информации. Проектирование системы ввода информации должно осуществляться на основе целого ряда ИПТ («Основы инженерной психологии», 1986).

При проектировании рабочего места должны быть соблюдены следующие общие ИПТ:

1) обеспечены зрительные и слуховые связи оператора с оборудованием, а также связь между операторами в процессе выполнения общей трудовой задачи;

2) созданы средства защиты операторов от воздействия опасных и вредных производственных факторов;

3) создано рабочее пространство, позволяющее оператору осуществлять все необходимые движения и перемещения в процессе выполнения трудовой деятельности.

Инженерно-психологические требования к информационному полю (пространство с СОИ) рабочего места основаны на его разделении на три зоны (рис. 25-1). В зоне 1 (± 15^о от нормальной линии взора в горизонтальной и вертикальной плоскостях) располагают наиболее часто используемые СОИ, требующие точного и быстрого считывания показаний; в зоне 2 (± 30^о) располагают часто используемые СОИ, требующие менее точного и менее быстрого считывания; в зоне 3 (± 60^о) располагают редко используемые СОИ (здесь возможны движения глаз и повороты головы).

Требования к моторному полю (пространство с ОУ) ориентированы также на его три зоны (рис. 25-2). Зона 1 (оптимальной досягаемости) ограничена дугами, описываемыми предплечьями при движении в локтевых суставах с опорой. Зона 2 (легкой досягаемости) ограничена дугами, описываемыми расслабленными руками при движении их в плечевом суставе. Зона 3 (ограниченной досягаемости) ограничена дугами,

Рис. 25-1. Зоны информационного поля: а) в горизонтальной плоскости; б) в вертикальной плоскости

 

описываемыми максимально вытянутыми руками при движении их в плечевом суставе.

В первой зоне рекомендуется располагать очень часто используемые (два раза в минуту и более) и наиболее важные ОУ, во второй зоне – часто используемые (менее двух раз в минуту), в третьей зоне – редко используемые (менее двух раз в час).

Обычно ОУ используются со связанными с ними индикаторами, и для обеспечения высокой эффективности работы оператора необходимо учитывать ИПТ к их совместному расположению: руки оператора при манипулиро