Рабочее место — это часть рабочего прост­ранства, в котором располагается оборудование, с которым не­посредственно взаимодействует человек в рабочей среде.

Рабо­чее место оператора в общем случае включает в себя пульты управления с соответствующими средствами отображения ин­формации и органами управления, средства связи и поддержки деятельности.

По ГОСТ 26.387-84 Рабочее место оператора — «это часть про­странства в системе «человек — машина», оснащённая средст­вами отображения информации, органами управления и вспомо­гательным оборудованием и предназначенная для деятельности оператора СЧМ».

Пространство рабочего места, в котором осуществляется трудовой процесс, может быть разделено на рабочие зоны. Рабочая зона – это часть трехмерного пространства, в пределах которого осуществляются все трудовые действия работника.

Правильное проектирование рабочих зон определяется соответствием их с оптимальным полем зрения рабочего и определяется дугами, которые может описать рука, поворачивающаяся в плече или локте на уровне рабочей поверхности (т.е. с учетом динамических антропометрических характеристик), а движением рук управляет мозг человека в соответствии со зрительной информацией. Поэтому рабочую зону, удобную для действия обеих рук следует совмещать с зоной, охватываемой зрением.

Зона 1 – самая благоприятная, применима для точных и мелких сборочных работ (хорошо работают обе руки и осуществляется зрительный контроль).

Зоны 2 и 3 хорошо доступны для одной и мало доступны для другой руки; зрительный контроль осложнен. В этих зонах удобно размещать инструменты и материалы, которые рабочий берет правой или левой рукой или органы управления, за которыми не требуется постоянный зрительный контроль.

Зона 4 – запасная, труднодоступная зона; в ней могут быть размещены инструменты и материалы, котоые не поместились в зонах 1 и 2.

Зона 5 (зона 6) доступна только для правой (левой) руки. В ней можно разместить инструменты и материалы, которые употребляются изредка или органы управления, которыми пользуются «не глядя».

В соответствии с рабочими зонами и антропометрическими данными проектируются рабочие места в любом производственном процессе и любые машины и механизмы, обслуживаемые человеком.

Вопрос 30. Эргономические параметры рабочего места

Параметры рабочих мест и их элементов, при расчетах кото­рых используются антропометрические данные, условно делятся на три группы.

1. Габаритные параметры рабочего места характеризуют пре­дельные размеры его внешних очертаний. Габаритный объем-рабочего места определяется как сумма объемов, занятых основ­ным производственным оборудованием, организационной и тех­нологической оснасткой, проходами и подходами к основным элементам рабочего места и т. д., а также объема мертвого про­странства, создаваемого неправильными формами перечислен­ных объектов. Различают габаритные параметры рабочего места в целом (высота, ширина, глубина) и габаритные параметры его элементов.

2. Свободные (несопряженные) параметры — это параметры отдельных элементов рабочего места, которые не имеют общих баз отсчета, а, следовательно, не сопряжены друг с другом. К ним относятся параметры рабочего сиденья и его спинки, под­локотников, приводных элементов органов управления и т. п. Свободные параметры рабочего места и оборудования могут быть нерегулируемыми (постоянными) и регулируемыми (переменными). К последним относятся высота и угол наклона подставки для ног, высота сиденья, угол наклона спинки, высо­та спинки, подвижность спинки вперед — назад и др.

3. Компоновочные (сопряженные) параметры рабочего места, образуя размерные цепи, характеризуют положение отдельных элементов рабочего места относительно друг друга и по отноше­нию к работающему человеку.

Компоновочные параметры обеспечивают возможность рабо­тающему совершать движения в оптимальном диапазоне, позво­ляют увязать все элементы рабочего места в систему с едиными базами отсчета.

К компоновочным параметрам рабочего места для выполне­ния работы в положении стоя относятся параметры рабочей по­верхности, подставки для ног, пространства для стоп, проходы, досягаемость в моторном пространстве.

Для положения сидя ис­пользуются параметры рабочей поверхности, сиденья и его под­вижности, диапазон и шаг угла наклона и подвижности спинки (вперед — назад), подставки для ног, пространства для ног и т. д.

Компоновочными (сопряженными) параметрами для органов управления — кнопок, клавиш, педалей, рычагов, переключателей, маховиков и т. д. являются расстояния между краями соседних эле­ментов, углы поворота без перехвата, размахи движения и т. п.

Компоновочные параметры, как и свободные, могут быть не­регулируемыми (постоянными) и регулируемыми (переменными). Регулировать компоновочные параметры можно опосредованно, путем регулирования свободных параметров некоторых подвиж­ных элементов рабочего места (сиденья, педали, подставки для ног) относительно работающего.

Вопрос 31. Антропометрические и физиологические требования к рабочему месту

Соответствие организации рабочего места антропометрическим и физиоло­гическим данным человека способствует рациональному взаимо­действию между человеком и орудием труда и приводит к по­вышению работоспособности и эффективности трудовой дея­тельности.

Рабочее место должно обеспечивать возможность удобного выполнения работ, в положении сидя, стоя или сидя и стоя. Ра­бочая поза определяется условиями трудового процесса и конст­рукцией производственного оборудования с учетом физиологи­ческой тяжести работ, размеров рабочей зоны и необходимости передвижения в процессе выполнения работ. Так, медленные и точные движения, требующие статических усилий мышц, целе­сообразно выполнять в положении сидя, а быстрые, со значи­тельными траекториями — в положении стоя.

Конструкция оборудования и рабочего места, их размеры и взаимное расположение элементов (пультов, органов управле­ния, кресла) должны учитывать требуемую точность и скорость движений при осуществлении управления, частоту использова­ния органов управления, допустимые динамические и статиче­ские нагрузки, антропометрические характеристики двигатель­ного аппарата человека, возможность различения органов управления.

Как помним из лекции 4, трудовые движения в порядке возрастания их сложности, напряженности, возможной утомляемости подразделяются на пять групп:

- движения пальцев;

- движения пальцев и запястья;

- движения пальцев, запястья и предплечья;

- движения пальцев, запястья, предплечья и плеча;

- движение пальцев, запястья, предплечья, плеча и корпуса.

Приконструировании оборудования и трудовых процессов, выбореорганов управления и их размещении в рабочей зоне стремиться к ограничению трудовых движений первыми тремягруппами и учитывать физиологические особенности двигательного аппарата человека:

- скорость движения рук больше при движении в направ­лении «к себе», меньше — при движении «от себя»;

- скорость движения правой руки больше при движении слева направо, левой руки — справа налево;

- линейная скорость вращательных движений рук больше скорости поступательных движений;

- скорость плавных криволинейных движений рук больше скорости прямолинейных движений рук с резким изме­нением направления;

- точность движения рук больше при работе в положении сидя, меньше — при работе в положении стоя;

- точность движений рук больше при небольших (до 10 Н) нагрузках;

- точность движений, совершаемых пальцами рук, больше точности движений кистью;

- наибольшая точность движений, совершаемых пальцами рук, достигается в горизонтальной плоскости при поло­жении рук, согнутых в локтевом суставе на 50...60° и в плечевом суставе — на 30...40°;

- усилие мышечных групп мужчин: большого пальца руки — 119; запястья -234...279; предплечья — 279; плеча — 386; корпуса — 1 231 Н;

- максимальное усилие, развиваемое правой (рабочей) ру­кой, на 10...15% больше максимального усилия, разви­ваемого левой рукой;

- усилия давления и тяги, развиваемые руками при движе­нии их перед корпусом, больше, чем при движении рук в стороны;

- максимальное усилие, развиваемое стопой ноги, в поло­жении сидя, достигается, если угол между голенью и бе­дром составляет 95.. 120°;

- максимальное усилие при движении ноги достигается в положении сидя при наличии упора для спины;

- скорость и частота движений, совершаемых стопой ноги, больше в положении сидя, чем в положении стоя.

Усилия, необходимые для осуществления управляющих дей­ствий устанавливаются с учетом способа перемещения органа управления (пальцами, кистью с предплечьем, всей рукой, сто­пой и так далее), частоты использования и в некоторых случаях с учетом продолжительности непрерывного воздействия на ор­ганы управления, скорости выполнения управляющего действия и положения человека в процессе управления.

Вопрос 32. Эргономическое проектирование рабочих мест: понятие, задачи, этапы, эргономические требования

Эргономическое проектирование рабо­чих мест производится с учетом антропологических, биомехани­ческих, психофизиологических и психических возможностей ра­ботников.

При этом решаются следующие задачи:

1. размещение работающего человека с учётом зоны его рабочих движений, выполнения основных и вспомогательных операций в удобном рабочем положении, с применением эффективных приёмов и способов выполнения трудовых операций, оптимального обзора средств визуального и звукового представления информации.

2. обеспечение свобод­ного доступа к оборудованию для его профилактического осмотра и ремонта.

3. обеспечение требований санитар­ной гигиены, техники безопасного проведения работ.

Эргономическое обеспечение проектирования рабочего места включает этапы:

1. Формирование исходных данных.

2. Предварительный выбор габаритов рабочего места.

3. Выбор правил компоновки средств отображения информации и органов управления. Разработка варианта их размещения на панелях рабочего места.

4. Оценка размещения элементов рабочего стола (обзорность, досягаемость элементов рабочего места).

5. Учёт общих эргономических требований по компоновке пане­лей пультов.

6. Комплексная оценка конструкции рабочего места.

7. Выбор форм цветового кодирования информации на индика­торах пульта.

8. Разработка окончательного варианта размещения элементов рабочего пульта.

Соответствие параметров рабочего места размерам моторного пространства, антропометрическим данным человека, удобству его рабочей позы, рациональным и эффективным рабочим дви­жениям способствует снижению величины статистической и ди­намической нагрузок при работе, уменьшению вероятности воз­никновения заболеваний (остеохондроз, радикулит и т. д.) и по­зволяет сохранить высокую и устойчивую работоспособность и производительность труда.

Кфакторам,определяющим организацию и проектирование рабочего места, отно­сятся

- приемы труда,

- положение тела,

- рабочая поза,

- рабочие движения,

- макси­мальный темп движений,

- зоны деятельности.

Приемы труда.При проектировании методов работы следует использовать, принципы экономии движений.

Положение тела влияет на пространственную компоновку рабочего места, величину усилий на орга­ны управления, параметры обзорности.

Наиболее распространены положения, стоя и сидя, реже — лежа. Каждое положение харак­теризуется определенными условиями равновесия, степенью на­пряжения мышц, состоянием дыхательной и кровеносной сис­темы, расходом энергии и т. д. Так, положение стоя характери­зуется неустойчивым равновесием, но в то же время ему свойст­венно более естественное состояние позвоночного столба и грудной клетки, хорошие условия для зрительного обзора и пе­ремещения. Однако оно более утомительно по сравнению с другими положениями, так как требует значительной работы мышц по удержанию равновесия тела. Поэтому в положении стоя следует избегать фиксированных поз, рекомендуется делать перерывы для отдыха в положении сидя.

Рабочая поза.Термин «рабочая поза» обозначает наиболее частое и предпочтительное взаиморасположение звеньев тела при выполнении трудовых операций. Сохранение той или иной позы происходит при активном участии нервно-мышечной сис­темы, состояние которой характеризуется, прежде всего величи­ной тонуса, суставных углов и т. п. В процессе проектирования алгоритмов трудовой деятельности, в выполнении которых пре­обладают моторные компоненты и требуется длительное под­держание определенной рабочей позы, особое внимание следует уделять проектированию оптимальной рабочей позы и условий ее поддержания. При этом следует исходить из поло­жения, что наиболее вредным является не столько сама поза, сколько время, в течение которого человек в ней находится. Оп­тимальная рабочая поза должна служить исходным моментом при расчетах размеров досягаемости для рук и ног в пределах моторного пространства.

Рабочие движения.В каждом рабочем движении выделяются четыре формы: механическая, физиологическая, психическая и функциональная.

Механическая форма рабочих движений опре­деляется следующими параметрами: пространственными (длиной, формой, направлением); временными (скоростью, ус­корением, темпом); силовыми (направлением и величиной уси­лий) и точностными (во времени, пространстве и т. п.).

Физиологические рабочие движения обеспечиваются двумя простейшими формами мышечной активности: динамической (собственно движение) и статической (поддержание рабочей по­зы). В конкретных рабочих ситуациях двигательная деятельность более сложна, так как она включает элементы статики и дина­мики в качественных различных и количественных соотношени­ях и координациях движения.

Психические формы рабочих движений классифицируются по функциям в трудовом процессе, по решаемой в движении зада­че, по степени контроля за выполнением движений.

Функциональная форма рабочих движений означает деление всего комплекса движений в рабочем процессе на основные и вспомогательные.

Максимальный темп движений.Он зависит от типа движения: вращательного (об/с); нажимного для ведущей и не ведущей ру­ки (наж/с); ударного для среднего и оптимального темпа (уд/с) и от усилий, развиваемых при различных движениях и точности движений рук.

Зоны досягаемости.Различают зоны максимальной, оптималь­ной и легкой досягаемости. При организации рабочего места не­обходимо обеспечить выполнение трудовых операций в пределах зоны максимальной досягаемости моторного поля, а операций «часто» выполняемых (менее двух операций в минуту) и «очень часто» — в пределах зоны легкой досягаемости и оптимальной зоны моторного поля. В положении сидя зоны досягаемости определяются при выпрямленном и фиксированном относительно спинки стула корпуса, а испытуемый описывает выпрямленной правой и левой рукой дуги в вертикальной или горизонтальной плоскости.

Площадь, ограниченная дугой, и является зоной досягаемо­сти данной руки.

С учетом факторов, определяющих организацию рабочего места, производится расчет его параметров.

Параметры рабочего местаизмеряются в различных положениях тела (стоя, лежа, сидя) и позах (руки вытянуты в стороны, вверх и т. д.), имитирующих рабочие позы и движения. При измерении этих параметров в качестве баз отсчета чаще всего используются ограничительные плоскости. Эргономические антропометрические, параметры по способам измерений и в зависимости от сферы ис­пользования делятся на статические и динамические.

Статические антропометрические признаки — это размеры тела, измеренные однократно в статическом положении испытуемого. Условность и сохранение по­стоянства позы обеспечивают идентичность измерений. Эти признаки используются для расчета свободных (не­сопряженных) параметров элементов рабочих мест, для определения диапазона регулирования изменяемых параметров, конструирования манекенов, создания математических моделей тела человека.

К динамическим антропометрическим признакам относятся размеры тела, изменяющие свою величину при угловых и линейных перемещениях измеряемой части тела в пространстве. Линейные изменения могут выра­жаться в абсолютных величинах и в виде приростов (эффект движения тела). Динамические антропометри­ческие признаки используются для определения: ампли­туды рабочих движений; величины рабочих перемеще­ний приводных элементов органов управления; размеров зон моторного пространства.

В основу общих правил использования антропомет­рических данных при расчете параметров рабочих мест и производственного оборудования положен метод перцентилей.

Перцентиль — сотая доля объема всей совокупности людей, подвергавшихся антропометрическим исследованиям.

Если площадь, ограниченную кривой распределения, или всю совокуп­ность наблюдений разделить на 100 равных частей, то получим 99 перцентилей (Р1..... Р99) (рис. 7-4).

Каждый перцентиль имеет свой порядковый номер; 1-й перцентиль отсекает в распределении час­тоты наименьших значений антропометрического при­знака, составляющие 1% от суммы всех частей; 2-й перцентиль — значения, составляющие 2%, и т.д.; 50-й перцентиль в нормальном распределении соответству­ет средней арифметической величине. Средняя вели­чина признака — это та, ниже которой оказывается около половины населения. Если бы размеры дверей соответствовали только средним размерам тела челове­ка, то 50% посетителей общественных зданий разбивали бы свои лбы о притолку.

Числовые значения антропометрического признака, соответствующие верхней или нижней границе выбран­ного объема работающих, называются пороговыми. Они являются антропологическими критериями при расчете параметров рабочих мест на основе метода перцентилей.

При использовании антропометрических данных необходимо:

- учитывать количество регулируемых параметров произ­водственного оборудования и рабочих мест;

- помнить о том, что наибольшие различия в размерах тела — индивидуальные (внутригрупповые), а затем межгрупповые (половые, национальные, возрастные);

- рассчитывать требуемый минимум свободного про­странства для размещения тела человека или его перемещения, исходя из антропометрических данных людей, характеризующихся наибольшими продольны­ми, поперечными и передне-задними размерами тела;

- рассчитывать те части рабочего пространства, кото­рые связаны с различными видами досягаемости, на основе антропометрических данных людей, характери­зующихся наименьшими продольными, поперечными и передне-задними размерами тела;

- помнить, что люди отличаются друг от друга не только общими размерами тела, но и соотношениями этих размеров;

- использовать базы отсчета, которые соотносятся с ба­зами, взятыми при измерении размеров тела, и не тре­буют сложных перерасчетов;

- округлять цифровые значения антропометрических дан­ных, заимствованные из таблиц, но не более чем на

- 1 см или 1 градус.

При использовании антропометрических данных не рекомендуется:

- рассчитывать параметры оборудования и рабочих мест на основе только средних арифметических значе­ний антропометрических признаков;

- пользоваться антропометрическими данными 20-25-летней давности;

- пользоваться источниками (справочники, монографии и т.п.), в которых не указаны год сбора материала, пол, возраст и национальность контингента исследуе­мых, численность группы населения;

- использовать размеры тела, измеренные в положении стоя, при расчетах параметров рабочих мест, предна­значенных для работы сидя;

- получать основные эргономические размеры путем сложения отдельных классических размеров;

- выделять основные и второстепенные антропометри­ческие признаки; следует считать все множество ан­тропометрических признаков одинаково необходимым, выявляя их значимость только при анализе конкретных объектов производственного оборудования.

При расчете компоновочных параметров рабочих мест на основе антропометрических данных следует раз­личать базы отсчета, используемые при измерении эрго­номических признаков и расчете компоновочных пара­метров рабочего места. Эти базы должны совпадать или не противоречить друг другу.

При измерении многих антропометрических при­знаков в качестве баз отсчета используют следующие ограничительные плоскости:

1) в положении стоя: плоскость пола (горизонтальная плос­кость для измерения высот точек над полом); стенку стенда (вертикальная плоскость для измерения передне-задних и поперечных размеров тела);

2) в положении сидя: плоскость пола; плоскость сиденья; спинку сиденья, перпендикулярную заднему краю сиде­нья.

Расчеты и измерения компоновочных параметров рабочих мест следует проводить в ортогональной системе координат с внешней относительно тела человека базой отсчета. Преимущество этой системы по сравнению с внутренней (на теле человека) — в отсутствии погреш­ностей в установлении нулевой точки отсчета (пол, край оборудования, воображаемые линии, плоскости и т.п.), так как она фиксирована неподвижно. Имеется лишь погрешность при нахождении конечной точки.

Вопрос 33. Общие правила расчета параметров рабочих мест

Общие правила расчета параметров рабочих местсостоят в следующем:

1. Определяют характер контингента работающих, для кото­рых предназначено рабочее место и проектируемое оборудова­ние (мужчины или женщины, национальность, возраст и т. д.).

2. Определяют объем (в %) совокупности работающих, раз­мерам тела которых должно соответствовать проектируемое обо­рудование, а затем его верхнюю и нижнюю границу. Если уста­навливают, например, размеры рабочего места водителя тракто­ра, то они должны обеспечивать легкость и удобство эксплуата­ции для 90—95% работающих. Одновременно учитывают, что для группы людей, которые могут принадлежать к этой профес­сии, минимальной (нижней) и максимальной (верхней) грани­цами распределения, включающими 90% численности работаю­щих, являются 5-й и 95-й перцентили. При этом остаются не­удовлетворенные 5% работающих с наибольшими и 5% с наименьшими размерами тела (рис. 3).

Минимальные и максимальные границы 95%-ного объема бу­дут ограничены или 5-м перцентилем, с одной стороны, или 95-м — с другой для соответствующих групп населения. Эти границы используют для расчета нерегулируемых параметров рабочих мест. В первом случае остаются неудовлетворенными 5% работающих с наименьшими размерами тела; во втором случае — 5% работаю­щих с наибольшими размерами тела (рис. 4). Выбор границ свя­зан с конкретными параметрами оборудования.

3. Выбирают антропометрический признак, который будет служить основой для расчетов тех или иных параметров рабо­чего места, будет учитывать функциональное значение парамет­ра производственного оборудования, рабочее положение тела работающего и позы, пол, возраст, национальность и т. д.

4. Выбирают границы (верхнюю или нижнюю) объема обсле­дуемой совокупности работающих, достаточные для надежного определения параметра рабочего места.

5. При расчете различных параметров оборудования и рабо­чих мест используют пороговые значения антропометрических признаков, соответствующих верхней и нижней границе или обеим одновременно выбранного объема численности обследуе­мых работающих — чаще 5 или 95 — перцентилям. Так, боль­шинство нерегулируемых параметров рабочих мест по высоте рассчитывают исходя из значений антропометрических призна­ков, соответствующих 95-му перцентилю той группы работаю­щих, у которой используемый для расчетов размер тела имеет наибольшее значение и т. д.

6. Находят числовое выражение порогового значения антро­пометрического признака, характерного для выборочной сово­купности. Числовые значения антропометрических признаков, соответствующие 1, 5, 50, 95, 99-му перцентилям, приводятся в антропометрических атласах и нормативных документах.

7. За базы отсчета при измерении габаритных параметров ра­бочего места в целом принимают воображаемые ограничитель­ные плоскости, касательные к наиболее выступающим внутрь свободного рабочего пространства точкам элементов рабочего места, ограничивающим размах движений и проходов (органы управления, щиток и т.

8. Измерения и расчеты компоновочных параметров следует проводить, различая среди них следующие группы: параметры досягаемости в моторном пространстве; высота рабочей поверх­ности, сиденья и подставки для ног и их соотношения; параметры группирования органов управления на панелях пультов, щитков, параметры проходов и т. п. Так, базами отсчета для оп­ределения оптимальных расстояний между приводными элемен­тами органов управления следует считать наиболее выступаю­щие точки краев двух соседних приводных элементов при их нейтральном и рабочем положении и т. д.

При необходимости провести анализ пространственной ком­поновки рабочих мест следует опираться на методику, постро­енную на основании данных эргономической антропологии. Она позволяет анализировать «эргономические параметры» рабочего места, т. е. те параметры, которые рассчитываются на основе антропометрических данных. Эти данные могут не совпадать с данными в технической документации, поэтому с целью анализа параметров рабочего места значительную их часть следует изме­рять заново.

Анализ пространственной компоновки рабочих мест прово­дится в два этапа: подготовительном и основном.

На подготовительном этапе:

1. Определяют тип рабочего места.

2. Составляют перечень средств труда на рабочем месте, вы­делив основные и вспомогательные.

3. Составляют перечень органов управления и затем их клас­сифицируют по группам: ручного и ножного управления, посто­янного, Периодического и эпизодического действия.

4. Составляют перечень технологической оснастки, опреде­лив ее по технической документации и наличию на рабочем месте.

5. Составляют перечень организационной оснастки.

6. Определяют зоны моторной активности, выделив среди них постоянные, периодические и эпизодические.

7. Составляют перечень эргономических параметров рабочего места, подлежащих измерениям и анализу, и сводят их в таблицу.

8. Определяют базы отсчета, от которых следует измерять, компоновочные параметры рабочего места в каждой выделенной зоне.

На основном этапе:

1. Составляются эскиз рабочего места в трех проекциях: вид сверху, в профиль, спереди. На нем отражаются все элементы рабочего места и параметры, которые подлежат оценке и изме­рению.

2. Измеряют параметры рабочего места в составленном пе­речне и заносят их в таблицы и эскизы.

3. Вычерчивают чертежи рабочего места в определенном масштабе.

Число чертежей (эскизов) определяется степенью организа­ции рабочего места и т. п.

Далее делают выводы о степени соответствия параметров ра­бочего места антропометрическим данным и намечают возмож­ные пути ликвидации выявленных несоответствий.

Вопрос 34. Особенности проектирования человеко-машинных систем

Вопрос 35. Проектирование интерфейса: понятие, элементы

Интерфейс (стык, устройство сопряжения) обеспе­чивает взаимодействие человека с техническими средст­вами при приеме и оценке информации, информацион­ной подготовке и принятии решений, исполнительных действиях и коммуникации.

Основные компоненты — это средства отображения информации (СОИ) и органы управления.

Средства отображения информации (приборы, экра­ны, мнемосхемы, табло и т.п.) предназначены для предъ­явления работающему человеку данных, характеризую­щих объект управления, ход технологического процесса, энергетические ресурсы, состояние средств автоматиза­ции, каналов связи и пр. Эти данные предъявляются человеку в количественной и качественной форме.

Органы управления (кнопки, клавиши, рычажные и поворотные переключатели, маховики, педали и т.п.) предназначены для передачи управляющих воздействий от работающего человека к производственному оборудо­ванию и играют роль связующего звена между ними. С их помощью осуществляются ввод информации, ее вызов на СОИ, приведение в действие исполнительных органов объекта управления (подгонка резца, подъем ковша экс­каватора и т.п.).

В тех рабочих системах, в которых операторы управтляют машинами, используя СОИ в качестве основного источника информации, они действуют с информацион­ными моделями. Будучи средством деятельности опера­торов, информационные модели нередко становятся и ее предметом.

Органы управления (кнопки и клавиши, тумблеры, поворотные ручки, маховики, вращающиеся переключатели, ножные педали) и средства отображения информации размещаются на пультах и панелях. Они должны обеспечивать удобное и достаточное по размерам рабо­чее пространство для операторов, свободный подход их к месту, место для ведения записей, просмотра и хранения текущей ин­формации (при необходимости).

При любых видах работы с информацией всегда идет речь о ее представлении в виде определенных символи­ческих структур. Формирование представления инфор­мации — это ее кодирование.

Оптимальность кода предполагает обеспечение максимальной скорости и надежности приема и переработки информации чело­веком, т.е. максимальной эффективности выполнения операций зрительного поиска, обнаружения, различения, идентификации и опознания сигналов.

Существует ряд относительно независимых парамет­ров, по которым должны строиться и оцениваться алфа­виты кодовых сигналов:

1. модальность сигнала - модальность (от лат. modus — способ) означает выбор способа кодирования информации с учетом того, каким анализатором она будет лучше восприниматься;

2. вид алфа­вита (категория кода) - различные качественные и коли­чественные характеристики управляемых объектов коди­руются разными способами: условными знаками, буква­ми, цифрами, цветом, яркостью и т.п. Каждый способ кодирования называется видом алфавита, или категорией кодирования. Буквы используются для передачи информа­ции о названии объекта, цифры — о его количе­ственных характеристиках, цвет — о значимости. Геометрические фигуры могут быть использова­ны для кодирования информации в тех случаях, когда оператору необходима наглядная картина для быстрой переработки информации.

3. длина алфавита (основание кода) - Общий диапазон абсолют­но различаемых градаций одномерного сигнала колеблет­ся от 4 до 16 в зависимости от качества используемого признака. Допустимая длина алфавита должна опреде­ляться экспериментальным путем для каждого вида алфа­вита.;

4. мерность кода - Наиболее целесообразным спосо­бом увеличения длины кодового алфавита является многомерное кодирование, т.е. увеличение числа значи­мых и меняющихся параметров сигнала. При использо­вании многомерных сигналов необходимо определять оптимальное соотношение числа переменных парамет­ров сигнала и числа градаций каждого из параметров.;

5. мера абстрактности кода - Существуют два варианта: абстрактный код, не связанный с содержанием сообщения, и конкретный код, в определенной мере связанный с содержанием сообщения. Конкретность, наглядность опознавательных признаков знака ускоряют процесс декодирования, поскольку в этом случае процессы различения, опознания и декоди­рования осуществляются одновременно.

6. компоновка кодового знака и группы – основные требования: четкая и последовательная классификация символов внутри алфавита; основной классификационный признак объекта кодиру­ется контуром знака, который должен представлять собой замкнутую фигуру; дополнительные детали не должны пересекать или ис­кажать основной символ; не следует перегружать знак внутренними или наруж­ными деталями.

Вопрос 36. Эргономическое проектирование средств отображения информации

Для восприятия и обобщения информации оператору необходимы технические устройства, называемые средствами отображения ин­формации.

Основные требования к СОИ:

Важную роль при проектировании СОИ играют вид предъявляемой информации, методы и формы кодирования и пространственно­го расположения.

При цветовом кодировании необходимо учитывать эмоциональ­ную значимость цвета, что часто применяют при передаче сигна­лов об опасности. Так, по международному стандарту сигналами опасности являются тёплые тона, безопасности — холодные. Степень опасности обозначается разным цветом. Красный — требование остановки действий, оранжевый — предупреждение о серьёзной опасности, жёлтый — «Внимание! Осторожно!», зе­лёный — отсутствие опасности, голубой — предупреждение, чтобы оператор не начинал действия. Кроме того, мигающий красный цвет обозначает ситуацию, требующую немедленных действий.

Цветовой код может быть полезен в случаях:

— если дисплей не разграфлён;

— высока плотность символов;

— оператор вынужден отыскивать информацию в большом мас­сиве данных.

Цветом лучше кодировать целые слова или фон, чем символы или отдельные знаки.

Поскольку периферия сетчатки глаза не чувствительна к зелёному и красному цветам, их не следует применять на краях дисплея. Жёлтый и синий — хорошие периферийные цвета, хотя синий не следует использовать для знаков и тонких линий. Пары дополни­тельных цветов, например, красный — зелёный и жёлтый — синий представляют собой хорошие комбинации для цветного дисплея.

Для мелких деталей изображения не следует применять насы­щенный синий цвет. Синий цвет хорошо использовать для фона.

Улучшению восприятия зрительной информации способствуют следующие свойства и способы её организации:

- заметность — сообщение должно привлекать внимание и рас­полагаться в зоне наблюдения оператора. На внимание влияют заметность, новизна и релевантность (полезность) знака;

- выделение — наиболее важные слова могут быть подчёркну­ты, усилены путём увеличенного размера или штриховки;

- чёткость — может быть усилена при увеличении контраста знаков по отношению к фону, введении шрифта с хорошей раз­борчивостью;

- вразумительность — необходимо дать ясно понять, в чём со­стоит опасность и что может произойти, если предупреждение будет проигнорировано. Сообщения должны быть предельно краткими, в форме точной инструкции к действию;

- видимость — знаки должны быть видимыми при любых усло­виях рабочего освещения;

- стандартность — целесообразно применять стандартные сло­ва и символы.

Большую роль при восприятии текстовой информации на дис­плее играет рисунок шрифта букв и цифр. Отношение толщины штриха к высоте букв должно быть от 1:6 до 1:8 для чёрных букв на белом фоне и от 1:8 до 1:10 для белых букв на чёрном фоне.

Высота букв и цифр зависит от расстояния наблюдения, окружа­ющего освещения и важности сообщения.

Например, при расстоянии 35 см рекомендуемая высота букв составляет 2,3 мм для малозначимой и 4,3 мм для важной ин­формации.

Зрительная информация должна располагаться в зоне прямого видения, причём главная информация — в центре, а второсте­пенная и справочная — на периферии.

Слуховые средства предъявления информации используются наряду со зрительными средствами в случаях:

- если сообщение простое;

- сообщение краткое;

- к сообщению не требуется возвращаться в дальнейшем;

- сообщение отображает события, распределённые во вре­мени;

- сообщение призывает к немедленному действию;

- зрительная система оператора перегружена;

- работа оператора требует частых перемещений в рабочем пространстве.

При выборе предупреждающих звуковых сигналов необходимо учитывать:

- высоту сигнала, которую следует выбирать из диапазона 150-1000 Гц;

- сигналы должны иметь гармонические частотные компоненты;

- сигналы должны иметь не менее четырёх выраженных час­тотных компонент, что снижает риск маскировки другими сигна­лами;

- целесообразно введение модуляции основной частоты: это привлекает внимание оператора.

Необходимо предупредить резкое нарастание сигнала, так как это воспринимается как удар, сопровождаясь звуковым шоком. В сигнале не должно быть дребезга и звона. Во многих случаях для привлечения внимания и пространственной ориентации взо­ра оператора используется бинауральный эффект, который луч­ше проявляется на средних и высоких частотах звукового диа­пазона.

При использовании голосовых сообщений важны разборчивость и семантика речи. Различают системы с естественной и синте­зируемой речью. Особенности восприятия второй зависят от ти­па синтезирующего устройства. Речевое сообщение предпочти­тельнее использовать для сообщений о нарушении нормальных условий, а сигналы — при аварийных и критических ситуациях.

Вопрос 37. Эргономическое проектирование органов управления

Органы управления представляют собой элементы интерфейса (связи) в СЧМ, с помощью которых оператор передаёт механи­ческую энергию или информацию технической части системы для выполнения автоматических функций управления.

Органи­зация, отбор и размещение органов управления осуществляют­ся с учётом анатомических, антропометрических, биомеханичес­ких и физиологических характеристик человека.

Основные органы управления – это кнопки, клавиши, тумблеры, переключатели, маховики и штурвалы, ножные педали.

Кнопочные и клавишные переключатели применяют для осу­ществления операций быстрого включения и выключения аппа­ратуры, выбора нужного параметра, набора и ввода логической и количественной информации и команд управления. Кнопочный переключатель срабатывает от осевого перемещения привода в виде кнопки, а клавишный переключатель — от перемещения (вращения) клавиши вокруг смещенной оси. Расположение кно­почных и клавишных переключателей по высоте должно нахо­диться на уровне локтя сидящего человека при горизонтальном расположении предплечья и согнутой под углом 90° в локтевом суставе руки. Рациональный угол наклона панели клавиатуры ра­вен 15°. Располагают кнопки и клавиши в ряд горизонтально с расстоянием между кромками кнопок не менее 5 мм, а в особых случаях и вертикально с использованием функционально-цветового кодирования.

Для сокращения времени ввода управляющих воздействий кнопочные, и клавишные переключатели выполняются с обратной связью. Это свойство выключателя, заключающееся в том, что в момент приведения в действие его подвижная система оказывает упругое сопротивление пальцу или кисти руки человека, а после завершения действия сигнализирует о вводе информации механически (тактильному анализатору) резким падением упругого со­противления, акустически (слуховому анализатору) — «щелчком», или визуально (зрительному анализатору) — световым сигналом. Для уменьшения информационной загрузки зрительного анализа­тора оператора целесообразно организовывать обратную связь ме­ханическими или акустическими способами.

Рычажные переключатели (тумблеры)применяются для быстрого включения, выключения и переключения режимов работы, не требуют при управлении больших физических усилий, хорошо опознаются на рабочем месте, позволяют осуществлять операции с большой ско­ростью.

Расстоя­ние между приводными элементами соседних тумблеров должно быть не менее 20, а при одновременном действии несколькими пальцами — 16 мм.

Форма приводного элемента (рычажной части) тумблера может быть конусообразной, многогранной или цилиндрической с расширением на конце в виде шарика или лопатки. При кодировании тумблеров их форму можно изменять, однако не должно быть острых кромок и граней.

На приводном элементе тумблера не допускаются плоские грани с радиусом перехода менее 0,2 мм — для тумблеров легкого типа и менее 0,5 мм — для тумблеров тяжелого типа. Приводной элемент тумблера должен иметь длину не менее 10- 15 мм и толщину в расширен­ном участке 3 — 5 мм. Межпозиционные перемещения рычажка должны выполняться в секторе 40 — 60 граду­сов — для двухпозиционного тумблера и в секторе 30 — 50 градусов — для трехпозиционного.

Положение тумблера, характеризующее его состоя­ние, должно легко распознаваться визуально, тактильно и на слух (как щелчок). Позиция приводного элемента "верх" должна соответствовать состоянию "включено", "низ"— состоянию "выключено". Тумблеры легкого типа должны рассчитываться на усилия до 7 Н, тяжелого — на усилия 7 - 25 Н.

Поворотные выключатели и переключателипредназначены для плавной или ступенчатой регулировки или переключения, когда необходимо получить более трех положений.

Ручкам, рассчитываемым на точную регулировку, необходимо обеспечить диапазон поворотов на 30—60 градусов в каждую сторону от нулевой точки, а у рассчи­тываемых на большое усилие боковые поверхности долж­ны быть ребристыми для обеспечения надежного захвата.

Расстояние между краями соседних ручек при работе пальцами должно составлять не менее 20 мм, при работе в перчатках — не менее 25 мм, при работе кистью — не менее 50 мм, при работе двумя руками — не менее 70 мм.

В граничных положениях выклю­чатели должны иметь стопорные фиксаторы. При прохождении нулевого положения целесообразно предусмотреть обратную связь путем увеличения усилия вращения не более чем на 10% от основного. Для опознания ручек тактильным анализатором (прикосновением) их формы должны различаться между собой.

Маховики и штурвалыприменяются для медленного враще­ния и точного поворота или перемещения части орудия труда (суппорта, инструмента) при значительных усилиях на оси (более 100 Н). Центр маховика располагается на высоте 230 мм от поверхности сидения или высоте 900...1050 мм от пола при работе в положении стоя. Для получения информации о пере­мещении маховиков и штурвалов они снабжаются указателем или счетчиком числа оборотов.

Ножные педалииспользуют при больших усилиях и небольшой точности ввода управляющих воздействий, а также для сокращения времени управления и уменьшения нагрузки на руки.

При большом количестве органов управления ис­пользуют методы группировки, учитывая при этом частоту об­ращения к тем или иным приборам во время выполнения ра­бочего алгоритма.

Часто используемые органы управления и индикации следует помещать в центральной зоне, редко — на периферии. В центральной зоне также располагают аварий­ные средства отображения и управления, обеспечить прост­ранственное и функциональное соответствие между органами управления и дисплеями. Необходимо выдерживать дистан­цию между определёнными типами органов управления и ин­дикации для уменьшения явлений интерференции и перепуты­вания.

Вопрос 38. Интерфейс «человек-компьютер