Конструкция органов управления|

Органы управления машиной — это средства, с помощью которых машину приводят в действие и производят на ней какие-то операции, первое связующее звено (интер­фейс) между человеком и машиной в системе «оператор—машина». Распространен­ными примерами органов управления являются клавиши, рычаги, педали, рулевые колеса, кнопки и переключатели. Многие машины, к примеру фотокопировальный аппарат, показанный на рис. 8.1, имеют очень простые органы управления. Другие — например, те которые используются для обеспечения полета самолета или при сту­дийной записи музыки, — имеют десятки и более органов управления. В каждом слу­чае конструирование органов управления требует принятия множества решений в отношении их размера, формы и расположения — в зависимости от 1) их назначения, 2) их связи с другими органами управления и/или дисплеями и 3) человеческих воз­можностей.

Критерий — см. стр. 91.

При конструировании органов управления учитываются человеческие возможности, являющиеся как общими для всех (например, средний диапазон движений человека), так и специфическими. Например, важным вопросом является следующий: может ли левша манипулировать органом управления так же эффективно и оперативно, как и правша (Garonzik, 1989). В табл. 8.1 по четырем критериям операций, выполняемых человеком, сравниваются пять простых и распространенных органов управления. Эти критерии таковы: 1) скорость, с которой оператор может пользоваться органом управления при совершении необходимых действий; 2) точность, ко­торой оператор может добиться при пользовании органом управления; 3) физическое усилие, которое необходимо прилагать при пользовании органом управления; и 4) диапазон действий, которые орган управления позволяет осуществить.

Из таблицы видно, что один и тот же орган управления может иметь как плюсы, так и минусы. Так, педаль обеспечивает высокую скорость управления, но не гаран­тирует высокую точность; руль обладает противоположными качествами. Если ма­шина имеет множество органов управления, ситуация становится еще более слож­ной. Каждый орган управления должен быть совместим с остальными, а также отве­чать своему назначению и возможностям оператора. Кроме того, каждый орган управления должен быть легко отличим от остальных, особенно если многое зависит от скорости действий оператора или если последний не может видеть одновременно все органы управления.

Разнообразные вопросы, связанные с конструированием множественных органов управления машиной, можно проиллюстрировать на примере требований, предъяв­ляемых к органам управления обычного автомобиля со стандартной системой пере­ключения. Его основные органы управления должны осуществлять следующие опе­рации: приведение автомобиля в движение (пуск), изменение направления движе­ния, ускорение, торможение и переключение передач. Эти органы управления должны отвечать ряду ограничений:

• пуск автомобиля является независимой операцией;

• водитель должен иметь возможность одновременно изменять направление дви­жения и увеличивать скорость;

• водитель должен иметь возможность переключать передачи, одновременно изме­няя при необходимости направление движения и увеличивая скорость;

• водитель должен иметь возможность тормозить, одновременно изменяя направ­ление движения и переключая передачи (или выключая сцепление).

Эти ограничения означают, что водителю часто приходится манипулировать од­новременно несколькими органами управления. Поэтому все органы управления дол­жны находиться близко от водителя и быть легко распознаваемыми. Человек, конст­руирующий органы управления, должен также учитывать тот факт, что вождение автомобиля требует постоянного визуального наблюдения за дорогой и что водитель может лишь изредка бросать взгляд на органы управления, которыми он пользуется.

Сегодня управление большинством автомобилей осуществляется посредством стандартного набора органов управления, показанных на рис. 8.2. Изменение направ­ления движения производится с помощью большого руля (ради достижения повы­шенной точности действий), расположенного прямо перед водителем. Переключение передач осуществляется посредством рычага, обычно находящегося справа от водителя примерно на уровне его пояса. Торможение, ускорение и выключение сцеп­ления производятся с помощью ножной педали (быстродействие), расположенной на своем обычном месте в полу салона — в непосредственной близости от ног. Автомобили с автоматической коробкой передач несколько проще в управлении, за счет того что устраняется одно из требований, предъявляемых к координации движений рук и ног.

Конструкция органов управления современным автомобилем вполне соответствует требованиям, предъявляемым к подобной системе «оператор -машина», но при ее раз­работке не использовался какой-либо системный подход и в ней имеются некоторые

недостатки с точки зрения учета человеческого фактора. Например, торможение яв ляет собой операцию, к которой часто прибегают в чрезвычайной ситуации. Посколь ку время рефлекса «глаз—рука» у человека меньше, чем время рефлекса «глаз—нога» в идеале торможение должно осуществляться рукой, как это имеет место в автомоои лях, предназначенных для водителей-инвалидов.

Педали торможения были размещены в полу автомобилей в то время, когда ещ« не было систем усиления торможения. В те дни среднему водителю чаще приходи­лось добиваться необходимого усилия с помощью ноги. К несчастью для хорошей эргономической конструкции, в настоящее время очень сложно изменить эту компо­новку. Операторы машин со временем становятся зависимыми от органов управле­ния; это обнаруживает, например, любой водитель, привыкший к расположению ры­чага переключения передач между сидениями, когда он пересаживается в автомобиль с рычагом переключения, размещенным на рулевой колонке (или наоборот).

Тот факт, что опытные операторы машин становятся зависимыми от определен­ной конфигурации органов управления, подчеркивает важность эргономического исследования, которое должно предварять конструирование этих органов управле­ния. Характерный пример того, что может случиться, если подобное исследование проведено неадекватным образом, являет собой клавиатура обычной пишущей ма­шинки или компьютера. На рис. 8.3 показаны две клавиатуры; та, что находится вверху, имеет стандартное расположение клавиш.

Клавиатура внизу была разработана с учетом человеческого фактора, и она обес­печивает более эффективное использование движений и совокупной силы пальцев обычной человеческой руки. Хотя эта клавиатура была сконструирована много лет Назад, она не нашла широкого применения. Опытные операторы просто не могут пе­рестроиться, а новичков обучают опытные операторы. В результате, усовершенство­ванное расположение клавиш, которое показано на рис. 8.3 (Dvorak, 1943), продол­жает оставаться малоизвестной и редко встречающейся альтернативой стандартной клавиатуре.

Зависимость от органов управления не сводится лишь к машинам, которые окру­жают нас долгие годы. Та же самая проблема возникает и тогда, когда люди, привык­шие управлять компьютером с помощью «мыши», пытаются воспользоваться клави­атурой (или наоборот); со схожими трудностями встречаются и разработчики новей­ших эффективных программ, запускаемых с помощью человеческого голоса (Karl, Pettey & Schneiderman, 1993). Компьютеры, а также управляемые компьютерами ма­шины и офисное оборудование в целом создали для эргономистов массу всевозмож­ных проблем. Вот лишь некоторые из рекомендаций, полученные в ходе исследова­ний и касающиеся того, как следует пользоваться этими устройствами.

• Клавиатура должна быть расположена таким образом, чтобы ее нижний край на­ходился примерно на 2-3 см выше коленей, дабы свести к минимуму движения плеч, проблемы с локтями и напряжение в области шеи.

• Поверхность под клавиатурой должна быть наклонена примерно на 12 градусов от оператора, с тем чтобы уменьшить сгибание кисти руки.

• Подставка под «мышь» должна располагаться выше локтя оператора (и, операто­ры, пожалуйста, не сжимайте «мышь» изо всех сил!).