Тема 8 Человек в системе управления

Понятие системы «человек-машина» (СЧМ). Структурная схема СЧМ. Функции человека-оператора. Сравнительные преимущества человека и средств автоматики и принципы распределения функций между ними. Основные характеристики СЧМ: время цикла регулирования, пропускная способность, точность, надежность.

Если психология труда изучает деятельность человека в производственных процессах, то в инженерной психологии главный субъект труда – это «оператор» – человек, взаимодействующий со сложной техникой через информационные процессы. Таким образом, знания инженерной психологии необходимы в практике проектирования, создания и эксплуатации систем «человек-машина» (СЧМ) с учетом особенностей и возможностей психомоторных свойств человека.

СЧМ это комплекс взаимосвязанных и взаимодействующих элементов, предназначенных для решения единой задачи, который включает средства отображения информации (СОИ), органы управления (ОУ), средства автоматического регулирования (САР) и объект управления (машина).

Структурно схему СЧМ можно представить следующим образом (рисунок 8.1)

СОИ

ОУ

Человек - оператор

Вход

 

САР

Обратная

связь

МАШИНА

 

Выход

 

 

Рисунок 8.1 – Структурная схема СЧМ

 

Другие авторы [ 3,5,16] в обобщенном варианте структурную схему СЧМ показывают следующим образом (рисунок 8.2), акцентируя внимание на деятельность рецепторов, эффекторов и нервной системы.

 

 

Центральная нервная система

Рецепторы (органы чувств)

Средства отображения информации

Информационные логические и вычислительные устройства

Управляемый объект

 

 

Эффекторы (органы движения)

Органы управления

 

 

Человек Машина

 

Рисунок 8.2 – Структурная схема системы «человек-машина»

 

Выделяются различные критерии классификации СЧМ:

- по степени участия человека в работе системы: 1) автоматизированные (работающие практически без человека по жестким программам) или детерминированные; 2) автоматизированные (человек работает вместе с техническими средствами); или недетерминированные; 3) неавтоматизированные (человек больше работает без применения сложных технических средств);

- по целевому назначению: 1) управляющие (основная задача – управление машиной или комплексом); 2) обслуживающие (человек контролирует состояние машины, ищет неисправности, осуществляет настройку); 3) обучающие (тренажеры, технические средства обучения – ТСО); 4) информационные (радиолокационные, телевизионные и т.п.); 5) исследовательские (моделирующие установки, макеты);

- по характеристике «человеческого звена» («человеческого фактора»): 1) моносистемы (один человек, например пилот или оператор станков с ЧПУ); 2) полисистемы (несколько человек, бригада), где выделяются «паритетные» (когда все операторы работают на равных) и иерархические (с четкой соподчиненностью операторов, например экипаж летательного средства, бригада тепловоза, электровоза);

- по типу взаимодействия человека и машины. 1) непрерывное, постоянное (например, система «водитель-автомобиль»); 2) частичное стохастическое (например, система «оператор-компьютер, ЭВМ», «наладчик—станок с ЧПУ»); 3) эпизодическое взаимодействие;

- по типу и структуре машинного компонента в СЧМ: 1) инструментальные СЧМ (неотъемлемый компонент системы – инструменты и приборы, которые отличаются высокой точностью выполняемых самим человеком операций, т.е. важна роль самого человека); 2) простейшие человеко-машинные системы (включают стационарные и нестационарные технические устройства); 3) сложные человеко-машинные системы (включают целую систему взаимосвязанных аппаратов, различных по своему функциональному назначению); 4) системотехнические комплексы (часто система расширяется до «человек-человек-машина» как некая иерархия более простых систем).

Традиционно выделяют следующие показатели качества систем «человек-машина»:

Важнейшей характеристикой СЧМ является ее эргономичность. В целом эргономичность СЧМ предполагает: 1) управляемость системы (социально-психологические и психологические характеристики; возможность контролировать систему); 2) обслуживаемость (соответствие физиологическим и психофизиологические характеристикам оператора); 3) освояемость (соответствие системы антропометрическим характеристикам оператора); 4) обитаемость (соответствие гигиеническим требованиям).

Основные характеристики и показатели работы систем «человек-машина»:

1) быстродействие или время цикла регулирования (определяется временем прохождения информации по замкнутому контуру «человек-машина», т.е. время, отсчитываемое от момента приема сигнала до реакции оператора на сигнал). Математический процесс регулирования описывается как функция времени, зависящая от сенсомоторных процессов оператора. Различают простые и сложные сенсомоторные реакции. Простая реакция осуществляется в условиях предъявления одного, заранее известного сигнала и ответа заранее известным движением. Латентное время – это время от момента появления раздражителя до начала ответного движения – определяется центральным моментом реакции, связанным с различением, узнаванием, переработкой информации, оценкой и принятием решения. Сенсомоторные реакции называются сложными, если они связаны с ответом на один из двух или нескольких сигналов, например в режиме различения, выбора или на движущиеся объекты;

2) надежность и точность работы оператора (степень вероятности правильного решения задач оператором). Данные характеристики могут быть повышены путем профессионального отбора лиц и их обучения, тренировки, организации условий и режима труда, которые обеспечивали бы оптимальный темп работы и минимальную утомляемость, а также введение системы контроля за психическими состояниями человека-оператора;

3) пропускная способность оператора или системы (количество информации которое может быть переработано в единицу времени);

4) своевременность решения задачи (как вероятность того, что поставленная задача будет решена вовремя, т. е. не позже установленного времени).

5) безопасность труда оператора (как снижение вероятности травм и аварий);

6) степень автоматизированности СЧМ (как относительное количество информации, перерабатываемой автоматическими устройствами);

7) экономические показатели (полные затраты на проектирование, создание и эксплуатацию СЧМ).

Заметим, что по всем этим показателям можно производить достаточно точные измерения, что позволяет использовать в инженерной психологии современные математико-статистические средства.

Классификация основных условий (элементов), определяющих эффективность труда оператора:

1) санитарно-гигиенические условия – освещенность (естественная, искусственная); вредные вещества (пары, газы, аэрозоли); микроклимат (температура, влажность, скорость движения воздуха); механические колебания (вибрации, шум, ультразвук); излучения (инфракрасное, ультрафиолетовое, ионизирующее, электромагнитное, волны радиочастот); атмосферное давление (повышенное, пониженное); профессиональные инфекции и биологические агенты (микроорганизмы, макроорганизмы – растения, животные);

2) психофизиологические («трудовые») элементы – физическая нагрузка (энергозатраты в ккал/ч; грузооборот за смену в кгм); рабочая поза; нервно-психическая нагрузка; монотонность трудового процесса; режим труда и отдыха (внутрисменный, суточный, недельный, годовой); травмоопасность;

3) эстетические элементы – гармоничность светоцветовой композиции; гармоничность звуковой среды; ароматичность запахов; композиционная согласованность природного пейзажа; композиционная целостность интерьеров рабочих помещений; композиционная согласованность компонентов технологического оборудования; композиционная согласованность компонентов дополняющих объектов (объектов, не несущих функциональной нагрузки; временных объектов); гармоничность рабочих поз и трудовых движений;

4) социально-психологические элементы – сплоченность коллектива; характер межгрупповых отношений в коллективе (лидерство, производственные конфликты); внепрофессиональные факторы (бытовые условия, семейные отношения).

Для лучшего понимания специфики операторского труда полезно рассмотреть его в ряду других рабочих и инженерных профессий. Можно выделить следующую типологию таких работников: 1) работающие с помощью автоматов (рабочие АСУ, операторы); 2) работающие с помощью машин, станков, механизированного инструмента; 3) работающие вручную при машинах и механизмах (подсобные рабочие, грузчики); 4) работающие преимущественно вручную с помощью немеханизированного (ручного) инструмента (ремонт, обслуживание).

Сами операторы подразделяются на следующие основные группы:

- операторы-технологи (непосредственно включены в технологический процесс, работают по четкой инструкции);

- операторы-манипуляторы (управляют различными механизмами-манипуляторами, где машина – усилитель мышечной энергии);

- операторы-наблюдатели, контролеры (различные диспетчеры транспортных систем, АЭС). Работают в реальном масштабе времени, так как готовы и к немедленному реагированию, и к отсроченному;

- операторы-исследователи (используют различные образно-концептуальные модели – это пользователи вычислительных систем, дешифровщики изображения);

- операторы-руководители (управляют не техникой, а другими людьми, в том числе – через специальные технические средства и каналы связи).

Выделяют следующиеособенности труда операторов в современных условиях:

- с развитием техники увеличивается число объектов (параметров), которыми надо управлять;

- развиваются системы дистанционного управления, человек все больше отдаляется от управляемых объектов, возникает необходимость работать со знаковыми системами (с закодированной информацией);

- увеличиваются скорость и сложность производственных процессов, требующие повышенной ответственности, точности и скорости действий операторов;

- постоянно изменяются условия труда (часто это ведет к уменьшению двигательной активности, развивается гиподинамия);

- повышается степень автоматизации производственных процессов, поэтому требуется высокая готовность и ответственность к действиям в экстремальных ситуациях. Оператор выполняет свои функции в режиме оперативного покоя.

Основные режимы работы оператора:

- нормальные условия (оператор просто следит за работой автоматики, не вмешиваясь в технологический процесс);

- аварийные ситуации (оператор работает в полуавтоматизированном или механизированном режимах; многое зависит от точности его сенсомоторных действий и умения оценивать ситуацию);

- технологический процесс еще идет в заданных пределах, но уже приближается к своим границам (задача оператора – удержать процесс в требуемых технологией параметрах, т. е. стабилизировать управляемый процесс);

- оператор строит режим работы установки самостоятельно, но на новой основе (задачи – расширение возможностей эксплуатационной системы, экономия материальной части, энергии и собственных сил).

Основные функции человека-оператора СЧМ выглядит так:

1. Прием, восприятие поступающей информации, где выполняются следующие основные действия – поиск, обнаружение сигнала; различение и выделение наиболее важных сигналов в сенсорном поле; идентификация (расшифровка) и декодирование информации; построение предварительного образа ситуации.

2. Оценка и переработка информации (в основе – сопоставление заданных и текущих режимов работы СЧМ) предполагают выполнение следующих действий: запоминание информации; извлечение из памяти нормативных информационных образцов; декодирование информации.

3. Принятие решения (во многом зависит от имеющихся альтернатив – от «энтропии множества решений»). При этом важную роль играет выделение оператором критерия правильного решения (критерия выбора одной из альтернатив), соответствующего представлениям оператора о цели и результате своей работы.

4. Реализация принятого решения, которая во многом зависит от готовности оператора быстро, на уровне автоматизма выполнять сложные действия в экстремальных условиях. Для поддержания такой (автоматизированной) готовности важную роль играют специальные занятия на тренажерах, где моделируются различные экстремальные ситуации.

5. Проверка решения и его коррекция (по возможности).

В связи с включением в СЧМ средств автоматического регулирования за человеком-оператором сохраняются только функции наблюдения и контроля (автопилот, автоштурман и др.). Оператор работает в режиме оперативного покоя и в случае полного или частичного отказа САР управления системой полностью берет на себя.

Особую роль в анализе операторского труда играет понимание сущности и концептуальной схемы принятия решений. Принятие решений необходимо в ситуации, которая характеризуется неопределенностью, когнитивной сложностью и временным дефицитом. Степень неопределенности зависит от недостатка информации. Обеспечив оператора необходимой информацией, можно свести неопределенность до нуля. Само принятие решений – это когнитивный процесс, протекающий на ярком эмоциональном фоне. Основные стратегии поведения в условиях принятия решения:

- сделать вид, что ничего не случилось;

- применить стиль поведения, который всегда выручал в трудной ситуации;

- избегать решительных действий, которых требует назревшая ситуация, «реализоваться» в областях, где от тебя ничего не зависит;

- «озадачившись» ситуацией, приступить к сбору информации, необходимой для принятия решения, и делать это так полно, обстоятельно и долго, что в конце концов занятие станет особой самостоятельной деятельностью.

Основные характеристики надежности операторского труда, важные для более полного анализа этой деятельности:

1) «долговременная» выносливость (сопротивляемость усталости к концу дня и особенно при монотонной работе);

2) выносливость к экстренному напряжению и перенапряжению (например, при авариях необходимо выполнять максимальный объем работ в минимальные сроки);

3) помехоустойчивость (устойчивость внимания);

4) спонтанная отвлекаемость (устойчивость внутренним отвлекающим факторам, особенно в условиях пассивного наблюдения у операторов-контролеров);

5) реакция на непредвиденные раздражители (в случае непредвиденного сигнала иногда наблюдается период, когда восприятие сужается и концентрируется, на источнике этого раздражителя, не замечая другие важные сигналы);

6) переключаемость внимания (сокращение времени на «вхождение» в деятельность по выполнению новой задачи);

7) устойчивость к воздействию факторов среды (температуре, давлению, влажности, вибрации, шуму, ускорению и т. п.).

Чтобы решать задачи проектирования СЧМ необходимо усвоить сравнительные преимущества человека и средств автоматики:

1. Человек способен работать в неожиданных (непредсказуемых) ситуациях, у него высокая гибкость и приспособляемость к изменяющимся внешним воздействиям. Он может работать по многим программам. У средств автоматики – малая гибкость и высокая стоимость многопрограммной работы.

2. При недостаточной (неполной) информации человек способен создавать целостное представление об отдельных событиях. У средств автоматики эти возможности ограничены и низкая способность к исправлению ошибок.

3. У человека бóльшие возможности выбора способов действия, может использовать резервы, средства автоматики работают жестко по программе.

4. У человека ограниченная пропускная способность в сравнении со средствами автоматики.

5. У человека снижается работоспособность вследствие утомляемости, рассеивания внимания, воздействия эмоциональных факторов. Средства автоматики при обеспечении заданной надежности имеют практически постоянную работоспособность.

6. Человек сравнительно медленно и неточно может производить вычислительные операции. Средства автоматического регулирования обладают высоким быстродействием.

Самое главное преимущество человека – это способность творчески действовать в непредвиденных ситуациях. Человек, по утверждению Б.Ф. Ломова, рассматривается как интегральное звено системы.

 

Тема 9 Инженерно-психологические требования к организации рабочего места, средствам отображения информации и органам управления

Рабочее место и принципы его организации. Антропометрическая, физиологическая и психологическая оценка рабочего места. Оптимальные условия труда для человека.

Критерии инженерно-психологической оценки средств отображения информации (СОИ) и их классификация. Требования к СОИ и пультам управления. Информационные и концептуальные модели.

Передача информации от человека к машине. Инженерно-психологическая оценка органов управления и их расположение на панелях и пультах. Моторные компоненты деятельности человека. Отношение органов управления к СОИ.

Под рабочим местом оператора понимается зона его трудовой деятельности в системе «человек – машина», оснащенная техническими средствами и вспомогательным оборудованием, необходимым для осуществления функций контроля и управления производственным процессом.

Правильная организация условий труда предполагает рациональную планировку оборудования и размещение постоянного рабочего места персонала с учетом психофизиологических характеристик и антропометрических данных, обеспечение безопасности работы и нормальных окружающих условий. К этому кругу вопросов относятся также решение компоновки средств отображения информации и органов управления на щитах, пультах и других конструкциях, организация рабочей позы оператора, а также общее оформление помещения операторского пункта с учетом эстетических требований. Конечной целью организации рабочего места является оптимизация условий трудовой деятельности, обеспечивающих максимальную надежность и эффективность работы оператора (коллектива операторов).

При организации рабочего места должны быть соблюдены следующие основные условия:

- достаточное рабочее пространство для оператора, позволяющее осуществлять все необходимые движения и перемещения при эксплуатации и техническом обслуживании оборудования;

- достаточные информационные связи между оператором и оборудованием, а также между операторами;

- оптимальное размещение рабочих мест в помещениях для оперативной работы, а также безопасные и достаточные проходы для операторов;

- оптимальное размещение оборудования, входящего в состав рабочего места, главным образом средств отображения информации и органов управления;

- необходимое естественное и искусственное освещение для выполнения оперативных задач, технического обслуживания или тренировок;

- допустимый уровень акустического шума, вибраций и других факторов производственной среды (шумы, вибрации, запыленность, загазованность), создаваемых оборудованием рабочего места или другими источниками;

- наличие необходимых инструкций и предупредительных знаков, предостерегающих об опасностях, которые могут возникнуть при работе, и указывающих на необходимые меры предосторожности;

- надежная индикация отказов электрического питания аппаратуры, а также индикация отказов самой аппаратуры как и ее функционирования.

При конструировании и размещении рабочих мест следует предусматривать меры, предупреждающие или снижающие преждевременное утомление оператора, предотвращающие возникновение у него психофизиологического стресса, а также появление ошибочных действий.

Конструкция рабочего места должна обеспечивать быстроту, безотказность, простоту и экономичность технического обслуживания и ремонта в нормальных и аварийных условиях; полностью отвечают функциональным требованиям и предполагаемым условиям эксплуатации.

В зависимости от основных функций, выполняемых оператором с помощью средств индикации и управления, рабочие места можно классифицировать следующим образом:

1) рабочее место оперативного управления, предназначенное для решения задач управления, выдачи команд и распоряжений и т. п.;

2) информационно-справочное рабочее место, которое служит для запроса и получения справок о состоянии системы в целом или ее отдельных звеньев, а также для формирования, передачи и приема символической или графической информации;

3) рабочее место ручного ввода информации, необходимое для оперативного ввода символической или графической информации;

4) рабочее место функционально-технологического контроля, обеспечивающее оперативный функциональный контроль за исправностью технических средств и каналов связи;

5) рабочее место программиста ЭВМ, которое служит для его связи с вычислительной машиной, а также для отладки машинных программ;

6) комбинированное рабочее место, обеспечивающее совместное выполнение оператором нескольких функций.

По уровню механизации рабочие места делятся на автоматизированные, механизированные и рабочие места, где выполняются ручные работы. Кроме того, рабочие места подразделяются на индивидуальные и коллективные, на открытые и закрытые. В зависимости от специализации рабочие места могут быть универсальными, специализированными и специальными.

Таким образом, организация рабочего места предусматривает комплекс мероприятий, обеспечивающих на рабочем месте необходимые условия для высокопроизводительного и безопасного труда работников, выпуска продукции высокого качества, а также наиболее полное использование оборудования, повышение содержательности и привлекательности труда, сохранение здоровья работников.

С развитием автоматизации производственных процессов профессии операторов в настоящее время становятся ведущими. Поэтому к организации рабочих мест операторов предъявляются высокие требования, особенно, к размерам рабочего пространства, размерам и форме пульта, правильному выбору СОИ (средств отображения информации) и ОУ (органов управления) в зависимости от задачи, стоящей перед оператором, оптимальному их размещению на пульте, правильному выбору рабочей позы, обеспечению оператора мебелью, созданию благоприятных для организма человека условий труда.

Чтобы определить, насколько рационально организовано рабочее место проводят антропометрическую, физиологическую и психологическую оценку. Главная цель оценки рабочих мест – разработка комплекса организационных и оздоровительных мероприятий, направленных на сохранение здоровья персонала.

Антропометрия – это раздел антропологии, посвященный сбору и систематизации данных о размерах человеческого тела и его отдельных органов. Только учитывая антропометрические данные, можно обеспечить, например легкую и быструю досягаемость важнейших органов управления на пульте, удобную посадку на сиденье, достаточное свободное пространство для ног. Поэтому рабочие сиденья следует снабжать приспособлениями для регулирования их высоты и досягаемости по горизонтали.

Выделяют следующие зоны досягаемости рук в горизонтальной плоскости:

- максимальная (за пределами радиуса вытянутой руки);

- допустимая (в пределах радиуса вытянутой руки);

- оптимальная (в пределах радиуса руки от локтевого сустава до кончиков пальцев).

Указанные зоны демонстрирует преподаватель.

В зонах оптимальной и допустимой досягаемости возможны наиболее быстрые и точные движения при минимальной утомляемости оператора. Поэтому здесь рекомендуется располагать наиболее важные и часто используемые органы управления.

В зоне максимальной досягаемости точность и скорость управляющих движений заметно снижаются, утомление наступает быстрее.

Антропометрические признаки отличаются заметной групповой изменчивостью: этнической, генетической, половой, возрастной, профессиональной.

С ростом автоматизации производства особое значение приобретает антропометрическая стандартизация рабочего места. Антропометрические показатели определяют основные пространственные отношения между человеком и техникой и приводятся в справочных таблицах.

При пользовании таблицами необходимо делать поправку на одежду и обувь. В обычной одежде габариты человека возрастают в среднем на 10-15 мм, а спецодежда даёт боле ощутимые увеличения габаритов. Высота каблука (у мужчин до 30 мм, у женщин 40-50 мм) увеличивают высоту тела в целом. Рабочие головные уборы увеличивают рост человека на 5-10 мм. Следовательно, увеличение роста человека за счёт одежды и обуви может составлять у мужчин до 40 мм, у женщин до 50-60 мм.

Проектируя кабину машины, например, конструктор должен позаботиться о том, чтобы в ней было удобно высокому человеку, а низкорослый свободно доставал бы наиболее удалённые органы управления. Т. е. габариты кабины рассчитывают на высокого человека, а расстояние до органов управления определяют из возможностей двигательного аппарата человека низкого роста.

Для рационального конструирования рабочего места необходимо учитывать, что антропометрические табличные величины являются средними, в реальных же условиях могут встречаться операторы, значительно отличающиеся от «средних «людей. Поэтому при оценке и проектировании изделий следует исходить из данных тех контингентов, которые будут эксплуатировать технику.

В отдельных (индивидуальных) случаях нужно провести специальные замеры и получить достоверные статистические данные. При этом необходимо оценить процент «удовлетворения «этими величинами.

Вопросы, решаемые на основе физиологической оценки рабочего места, связаны с приложением специфических законов этой науки к преобразованию жизненных функций в соответствии с поставленной задачей труда. В числе преобразуемых функций это: рабочая поза тела, рабочие движения, накопление и израсходование энергии, концентрация внимания и мышечных усилий в процессе деятельности, восприятие и переработка производственной информации, точность функций анализаторов, частота сердечных сокращений, дыхательных движений и др.

При выработке положения работающего необходимо также учитывать:

- физическую тяжесть работ;

- размеры рабочей зоны и необходимости передвигаться в ней работающего в процессе выполнения работы;

- технологические особенности процесса выполнения работ;

- статические нагрузки рабочей позы;

- время пребывания.

Физиологическая оценка рабочего места включает факторы производственной среды, которые должны быть в пределах допустимых норм. К ним относятся: освещение (естественное, искусственное), шум, вибрация, температура воздуха, относительная влажность, объём воздуха, подаваемый вентиляцией на одного рабочего, скорость движения воздуха, содержание пыли, вредных паров, газов в воздухе.

После того как на основании данных антропометрической и физиологической оценки выбраны оптимальные габариты рабочего пространства и организована производственная среда, осуществляют психологическую оценку.

Психологическая оценка требует учета таких факторов как логическая последовательность выполняемых операций, использование привычных ассоциаций движений, стандартизации операций для максимального сокращения времени, восприятие информации без напряжения анализаторов, досягаемость органов управления. Это особенно важно соблюдать в тех случаях, когда требуется высокая скорость действий, когда оператор наряду с основной задачей должен решать дополнительные задачи.

С помощью средств отображения информации (СОИ) человек-оператор получает осведомительную информацию о состоянии объекта управления. Конкретные типы СОИ, их количество и способы взаимного размещения выбираются с учетом особенностей работы анализаторов человека (прежде всего зрительного), закономерностей формирования оперативного образа объекта управления, характера функций оператора в системе «человек – машина», последовательности и степени важности выполняемых операций, требуемой скорости и точности работы.

Оптимальное проектирование средств отображения информации имеет своей конечной целью обеспечение для человека возможности своевременного получения необходимой информации, ее анализа, логической обработки и принятия в результате этого нужного решения по управлению. При таком проектировании необходимо обеспечить единое выполнение оперативных (необходимая производительность и достоверность отображения информации, достаточная информационная емкость и гибкость СОИ, высокая точность отображения), технических (высокая надежность, большой срок службы, малая потребляемая мощность, необходимые габариты) и инженерно-психологических требований. Во многих случаях эти требования могут быть противоречивыми, поэтому удовлетворение их иногда достигается компромиссным путем.

Необходимая для рассмотрения общих инженерно-психологических требований классификация СОИ приводится на рисунке 1.

Наибольшее применение в деятельности оператора по модальности сигналаимеет зрительная (визуальная) индикация, поэтому дальнейшее изложение материала будет вестись применительно именно к этому виду отображения информации. В приеме информации принимают участие слуховой, тактильный и др. анализаторы.

По функции выдаваемой информации СОИ делятся на целевые (командные) и ситуационные. Первые отображают цель управления («конечную точку «, которая должна быть достигнута) и дают сведения о необходимых действиях. Такими индикаторами являются, например, командные табло («Идите», «Стойте» и т. п.), судовой телеграф задания хода или числа оборотов двигателя и т. д.

 

Рисунок 9.1 – Классификация средств отображения информации

 

Ситуационные индикаторы дают не только информацию об отношении хода технологического процесса к программе, но и обрисовывают ситуацию как таковую. Примером индикаторов такого типа может служить датчик температуры в доменной печи или счетчик числа оборотов двигателя (тахометр).

По способу использования показаний СОИ разделяются на три группы:

1. Для контрольного (проверочного) чтения. С помощью таких индикаторов оператор решает задачу типа «да – нет»: работает машина или нет, в норме или нет какие-либо параметры и т. п.

2. Для качественного или смыслового чтения. Подобные индикаторы дают информацию о направлении изменения управляемого параметра. Например, возрастает он или падает; если отклоняется, то в какую сторону, и т. д.

3. Для количественного или формального чтения. Такие индикаторы передают информацию в виде численных значений (в аналоговой или цифровой форме). К этой группе относится абсолютное большинство используемых приборов и индикаторов.

По форме сигнала, т. е. по отношению его свойств к свойствам объекта, различают абстрактные и изобразительные СОИ. В первом случае сигналы передаются в виде абстрактных символов (цифры, буквы, геометрические фигуры и др.), отображающих в закодированном виде состояние объекта. Выбор символов определяется из соображений обеспечения оптимальной эффективности кодирования. Во втором случае передача сигналов осуществляется в форме изображений. В этом случае качество передачи определяется полнотой изображения – степенью схематизации, детализации и количеством воспроизводимых свойств.

По степени детализации информации СОИ могут быть интегральными и детальными. На интегральных индикаторах информация выдается оператору в обобщенном виде, чтобы сократить или вообще исключить время на ее выделение, поиск и синтезирование. В качестве примера интегральной модели технологического процесса можно привести график, вычерчиваемый в реальном масштабе времени в пределах зоны допустимых отклонений. По положению рабочей точки относительно границ зоны оператор может определить момент своего вмешательства в протекание процесса и, затребовав необходимую детализированную информацию, выработать необходимые управляющие воздействия.

При использовании интегральных методов следует помнить, что у оператора может возникнуть потребность в детализации обобщенной информации. Для этого должна быть предусмотрена возможность вызова информации на средства отображения по запросу оператора.

Средства отображения информации являются технической основой для построения информационной модели процесса управления, с которой и работает оператор в ходе своей деятельности. Для того чтобы эта деятельность была эффективной, информационная модель должна удовлетворять трем важнейшим требованиям: по содержанию она должна адекватно отображать объекты управления и окружающую среду; по количеству информации – обеспечивать оптимальный информационный баланс и не приводить к таким явлениям, как дефицит или перегрузка информацией; по форме и композиции информационная модель должна соответствовать задачам оператора по управлению и его психофизиологическим возможностям по приему и переработке информации. Следует понимать, что на основе информационной модели формируется концептуальная или субъективно-понятийная модель деятельности. Поэтому важность указанных моделей минимизирует количество ошибок в управлении любой системой.

С помощью органов управления оператор в системе «человек – машина» осуществляет исполнительные (управляющие) воздействия. Типы органов управления, их количество и способы взаимного размещения следует выбирать с учетом особенностей движений человека, характера его функций в системе «человек – машина», последовательности и степени важности операций, требуемой точности и скорости работы.

По назначению органов управления все двигательные задачи можно разделить на четыре класса.

1. Операции включения, выключения и переключения. Манипулирование соответствующими органами управления строится по принципу простых реакций или реакций выбора, основной характеристикой которых является время реакции.

2. Двигательные задачи, заключающиеся в выполнении последовательного ряда повторяющихся движений, с помощью которых осуществляются операции кодирования и передачи информации. Характеристикой повторяющихся движений является их темп. По мере тренировки повторяющиеся движения становятся ритмичными.

3. Третий класс двигательных задач наблюдается при манипулировании с органами управления для настройки аппаратуры и точной установки управляемого объекта. В этом случае необходимо дозирование движений по их силовым, пространственным и временным параметрам в соответствии с некоторой заданной мерой. Основным фактором, определяющим их динамику, является точность дозировочных реакций.

4. Операции слежения за изменяющимися объектами. Задачи, выполняемые оператором в процессе движения, относятся к классу непрерывных перцептивно-моторных задач.

В физиологии труда разработаны и широко применяются на практике принципы экономии движений. Однако эти принципы в основном применимы для физического труда, они не являются главными в решении инженерно-психологических задач. Более того, их применение без учета закономерностей регуляции движений может привести к снижению э