Инженерно-психологические требования к СЧМС
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.).
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 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 ° (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