Лекция 4

Основы проектирования СЧМ

Вопросы лекции:

• 1. Проектирование СОИ, органов управления, СВИ и рабочего места оператора.

• 2. Общая схема инженерно-психологического проектирования.

Проектирование:• определение функций человека

в проектируемой СЧМ и оценка его психофизиологических

возможностей по их выполнению (инженерно-психологическое

проектирование).

Проектирование:

• Само проектирование СЧМ традиционно анализируется по основным блокам: средства отображения информации (сокращенно - СОИ), органы управления или средства ввода информации (сокращенно - СВИ), рабочее место оператора.

Средства отображения информации (СОИ).

• Сами СОИ различаются по следующим критериям: • по способу использования СОИ: контрольные,

быстрые ("да-нет"); качественные (насколько возрастает или падает параметр); количественное чтение информации (численные значения в аналоговой или цифровой форме) - это для больших СОИ;

• по форме сигнала: цифровые, буквенные, фигурные; • по степени детализации: интегральные или

детальные.

Выделяются основные подходы в совершенствовании СОИ:

• структурно-психологический (в основе - статистика, позволяющая выбирать наиболее оптимальные стратегии, совершать предпочтительные выборы при построении информационных образов объекта);

• системно-лингвистический (построение оптимальных языков, диалоговых систем);

• графоаналитический (табличное программирование, экспертная оценка, теория графов - строится "картинка" распределения потоков информации).

Перспективные подходы в совершенствовании СОИ:

• разработка многоканальных (многофункциональных) индикаторов;

• разработка полисенсорных (полимодальных) СОИ, т.е. воздействующих на различные органы чувств;

• объемное отображение информации ("плюс" - со стереоскопическим эффектом);

• разработка индикаторов с возможностью предсказания дальнейшего развития процесса - выход на совместное принятия решения человеком и машиной.

Разработка системы отображения

• информации включает определение: какую информацию выдавать человеку и в какой форме это лучше всего делать.

Органы управления или средства ввода информации - СВИ

• В основу типологии СВИ также могут быть положены разные критерии:

• по характеру движений человека различают: простые, повторяющиеся, высокоточные;

• по назначению выделяют: оперативные, периодические, эпизодические;

• по конструктивному исполнению: кнопки, тумблеры, педали.

Принципы совместного расположения индикаторов и органов управления:

• функциональное соответствие (каждой подсистеме СЧМ - свой блок-панель на общем пульте управления);

• объединение (использование однотипных элементов контроля и управления - оптимизация количества информации);

• совмещение стимула и реакции, что обеспечивает последовательность действий, соответствие общему алгоритму управления - пример про компьютер (ноутбук и обычный);

• важность и частота использования (наиболее важные органы управления - в наиболее удобном месте).

Основные правила экономии рабочих движений:

• при движении двумя руками - одновременность, симметричность и противоположность по своей направленности (все это обеспечивает равновесие тела);

• простота движений, их плавность и закругленность; необходима минимизация самого количества движений;

• траектория - в пределах рабочей зоны оператора; • движения должны соответствовать анатомии руки и находиться

в зоне зрительного контроля; • рабочие движения должны быть ритмичными; • привычность движения для работника (следует учитывать

ранее сформированные двигательные навыки); • при возникновении малых сопротивлений - должны

включаться малые группы мышц, при больших сопротивлениях - большие группы (т.к. требуются большие усилия);

• необходимо по возможности использовать кинетическую (двигательную, инерционную) энергию самого объекта работы.

Проектирование органов управления

• Проектирование органов управления имеет своей конечной целью

обеспечение человеку возможности быстрого нахождения необходимого

органа управления и выполнения требуемого действия с заданной

точностью и в пределах допустимого времени. Должны быть учтены возможные конструктивные и

технические ограничения.

Органы управления в системе "человек - машина" используются• для решения следующих

задач: ввода командой (цифровой и логической) информации, установки требуемых режимов работы аппаратуры, регулировки различных параметров, вызова информации для контроля и т.п.

Основные условия проектирования рабочего места оператора:

• достаточное рабочее пространство для оператора;

• достаточные физические, зрительные и слуховые связи между работниками;

• оптимальное размещение рабочих мест в помещении, а также безопасные и удобные проходы;

• необходимое естественное и искусственное освещение;

• допустимый уровень акустического шума и вибрации;

• необходимые средства защиты от опасных и вредных производственных факторов (физических, химических, биологических и психофизиологических).

Оптимизация рабочего места оператора предполагает:

• выбор целесообразного рабочего положения (сидя, стоя);

• рациональное размещение индикаторов и органов управления;

• обеспечение оптимального обзора элементов рабочего места;

• соответствие рабочего места различным характеристикам работника;

• соответствие информационных потоков возможностям человека по их приему и переработке;

• обеспечение условий для кратковременного отдыха в процессе работы.

Выделяются также оптимальные рабочие позы оператора:

• положение "стоя" более естественно для человека (но при длительной работе стоя человек утомляется быстрее), поэтому необходимо предусмотреть возможность изменения рабочей позы;

• нормальная поза в положении "стоя", когда не требуется наклоняться вперед более, чем на 15о;

• наклоны назад и в сторону (при работе стоя) нежелательны;

• положение "сидя" имеет много преимуществ (разгружаются многие системы органов), но длительное сидение тоже нежелательно, из-за нагрузки на таз, и поэтому также лучше предусмотреть смену поз.

По месту в структуре деятельности можно выделить следующие виды

ошибок:• ошибки восприятия -

не успел обнаружить, не сумел различить, не узнал и пр. У летчика, например, это контроль скорости, удаления, пролета препятствий, обнаружение опасных ситуации, географическое ориентирование;

• ошибки внимания - не сумел сосредоточиться, собраться, переключиться, удержать, не успел охватить всего, быстро устал и пр.;

• ошибки памяти - сохранение, воспроизведение оперативной или долговременной информации; забыл, не успел запомнить, не сумел удержать в памяти, сохранить, восстановить, воспроизвести и пр.;

Оптимальная организация при выполнении различных рабочих

движений:• где требуется быстрая

реакция, более предпочтительны движения к себе;

- в горизонтальной плоскости скорость рук быстрее, чем в вертикальной;

• - наибольшая скорость руки сверху вниз, наименьшая - от себя снизу вверх;

- скорость больше слева - направо (для правой руки и для правшей);

- вращательные движения быстрее, чем поступательные;

• плавные криволинейные движения рук быстрее, чем прямолинейные с внезапным изменением направления (чем резкие и угловатые);

• - там, где требуются более точные движения, рекомендуется учитывать, что более точные - в положении сидя (чем стоя);

• - при движении в вертикальной плоскости ошибок меньше, чем в горизонтальной.

Ошибки оператора:• ошибки

мышления и принятие решения - не понял, не предусмотрел, не разобрался, не проанализировал, не объединил, не обобщил, не сопоставил, не выделил и пр.: навигационное планирование и коррекция, выход из опасных ситуаций, оценка возможностей наземных и бортовых систем;

• ошибки ответной реакции - управление двигателями, автопилотом, навигационными устройствами, ведение радиосвязи, изменение курса или высоты полета самолета.

Общие инженерно - психологические требования:

• расположение органов управления должно осуществляться с учетом принципа экономии движений;

• - сами движения должны быть простыми и ритмичными;

• каждое движение должно заканчиваться в положении, удобном для начала следующего движения;

• - предыдущие и последующие движения должны быть плавно связаны;

• - работу, выполняемую оператором, по возможности следует распределить между обеими руками.

Общая схема инженерно-психологического проектирования

• 1. Анализ характеристик объекта управления: анализ статистических характеристик; анализ динамических характеристик; определение целей и задач системы.

• 2. Распределений функций между человеком и техникой: анализ возможностей человека и техники; определение критерия эффективности системы; определение ограничивающих условий; оптимизация критерия эффективности.

• 3. Распределение функций между операторами: выбор структуры группы; определение числа рабочих мест; определение задач на каждом рабочем месте; организация связи между операторами.

Общая схема инженерно-психологического проектирования

• 4. Проектирование деятельности конкретного оператора: определение структуры и алгоритма деятельности; определение требований к характеристикам человека (ПВК); определение требований к обученности; определение допустимых норм деятельности.

• 5. Проектирование технических средств деятельности операторов: синтез информационных моделей; конструирование органов управления; общая компоновка рабочего места.

• 6. Оценка системы "человек - машина": оценка рабочего места и условий деятельности; оценка характеристик деятельности оператора; оценка эффективности системы в целом.