Психологическая характеристика средств отображения информации

1. Инженерно-психологическое проектирование средств отображения информации.

При создании конструкторами новых образцов техники необходимо обеспечить высокую эффективность функционирования системы “человек – машина”. Достижение этой цели осуществляется в процессе инженерно-психологического проектирования, предусматривающего весь комплекс работ по учету человеческого фактора и оценку его влияния на выходные характеристики системы “человек – машина” на всех стадиях ее создания.

Инженерно-психологическое проектирование призвано оптимизировать взаимодействие оператора со средствами отображения информации (СОИ), облегчить процесс принятия решения, создать наилучшие условия для совершения исполнительных (управляющих) действий с помощью органов управления, правильно организовать рабочее место оператора, снизить негативное влияние производственной среды и т.д. Рассмотрим их особенности.

Средства отображения информации обеспечивают оператора сведениями о состоянии объекта управления. Оптимальное проектирование средств отображения информации имеет целью обеспечение оператору возможности своевременного получения необходимой информации и ее анализа для принятия нужного решения по управлению. При таком проектировании необходимо выполнить ряд оперативных, технических и инженерно-психологических требований, который не всегда согласуются.

Формируемая на средствах отображения информационная модель должна соответствовать достаточно строгим инженерно-психологическим требованиям:

1) по содержанию: информационные модели должны адекватно отображать состояние объектов управления, рабочих процессов, окружающей среды и состояние самой системы управления;

2) по количеству информации: информационные модели должны обеспечивать оптимальный информационный баланс и не приводить к таким нежелательным явлениям как дефицит или излишек информации;

3) по форме и композиции: информационные модели должны соответствовать задачам трудового процесса и возможностям человека по приему, анализу, оценке информации и осуществлению управляющих воздействий.

2. Классификация индикаторов средств отображения информации

Большое разнообразие средств сигнализации, используемых в автоматизированных системах управления, форм представления информации, принципов действия приборов и решаемых ими задач значительно затрудняет задачу проектировщикам и вызывает необходимость классификации индикаторов СОИ.

Рассмотрим такие классификации.

По ведущему анализатору сигналы могут быть визуальными, акустическими, тактильными, обонятельными и т.д. Обычно наиболее загружен зрительный анализатор, что способствует его излишней напряженности и утомлению.

По функциональным признакам информации индикаторы можно разделить на командные и контрольные. Командные (целевые) индикаторы отображают конечную цель управления и подсказывают, какими действиями она может быть достигнута. Примером командного индикатора служит командный прибор кабины пилота. Контрольные (ситуационные) индикаторы позволяют оценить состояние системы (к ним относится большинство приборов операторского пульта): указатели скорости, количества топлива, температуры двигателя, др.

По форме сигнала. Информация о свойствах объекта управления может быть: а) символической, закодированной. В качестве символов используются цифры, буквы, стрелки, табло, световые и звуковые сигналы; б) картинной, наглядной. Сообщения в форме изображений используется значительно реже, чем в форме символов из-за технических трудностей.

Оценка индикаторов возможна и по таким психологическим признакам, как: а) соответствие скорости передачи сообщений “пропускной способности” органов чувств оператора; б) избыточность выдаваемой информации; в) помехоустойчивость информации и т.д.

Обобщенных критериев психологической оценки индикаторов не существует. Поэтому обычно ограничиваются так называемой читаемостью индикатора. Она оценивается по показателям скорости и точности различения, опознания и интерпретации показаний.

Большое значение имеет различимость текстовой информации при ее восприятии с разного рода транспарантов, плакатов, схем, с доски, а также при чтении книг и т.д. В частности, имеется много комбинаций цветовой палитры транспарантов (при преобладании светлой, желтой основы), которые расцвечиваются по функциональным особенностям, степени важности, первоочередности восприятия и другим признакам (красный цвет чаще используется для особого выделения важного сообщения - часто с миганием и звуковым сопровождением для привлечения внимания оператора). Надписи, как правило, делаются черным цветом, без заглавных букв.

Размещение средств отображения в поле зрения не должно выходить за пределы оптимальных значений. Так, для объектов сложной конфигурации оптимальный угол обзора в горизонтальной плоскости при неподвижной голове равен 30 - 40°. Для простой знаковой информации угол обзора составляет 50 - 60° (включает возможности обнаружения изменений периферическим зрением с последующим подробным изучением). В вертикальной плоскости угол обзора при неподвижной голове равен 30° (по 15° вверх и вниз от горизонтальной линии взора). В соответствии с этими требованиями конструируются большие информационные экраны.

При проектировании и эксплуатации СОИ рассматриваются 3 группы факторов: 1. Размещение средств отображения на рабочем месте и в оперативных залах;

2. Оптимальные размеры знаков и их элементов в разных системах отображения;

3. Оптимальная компоновка знаков на средствах отображения информации.

Наиболее часто используются зрительные и слуховые индикаторы.

Зрительные индикаторы являются самыми популярными. Поступающая к оператору зрительная информация может быть:

- непосредственной (оператор дистанционно наблюдает все так, как есть на самом деле). Это, прежде всего, использование телевидения, сильной оптики, голографических изображений. Работая с такой информацией, оператор может измерять ее характеристики, сравнивать их и т.д.;

- кодированной, т.е. в виде информационной модели;

- комбинированной, сочетающей реальное телевизионное изображение с наложением точных цифровых показателей, графиков, таблиц, диаграмм.

В последнее время получают все большее распространение индикаторы, выдающие сигналы в форме изображений. Они очень удобны, так как изображение близко к реальности.

Изобразительные индикаторы - самые простые. Обычно это двухмерный индикатор, в котором для обозначения третьего измерения применяются специальные символы.

Следует отметить, что применение зрительных индикаторов ограничено при плохой видимости, в полной темноте, при наличии мешающих зрительному восприятию вибраций, перегрузок, ускорений и при засыпании на рабочем месте. В этих условиях незаменимы звуковые (акустические) средства отображения информации.

Они делятся на: предупредительные, напоминающие, уведомляющие (информационные) и аварийные индикаторы (сигнализаторы).

Сигналы звуковых средств отображения информации могут быть речевыми и неречевыми. К неречевым звуковым сигнализаторам относятся гудки, сирены, ревуны, свистки, звонки, зуммеры и т.п.

Речевые звуковые сигналы имитируют человеческую речь.

Требования к акустическим СОИ:

- Сила и длительность акустических сигналов не должна превышать болевых порогов (120 децибел) и не вызывать повышенной утомляемости слуха (рабочий диапазон 30 - 100 децибел).

- Акустический сигнал должен хорошо различаться на фоне шумов, речевых переговоров и случайных сигналов.

- Акустические сигналы об авариях, угрожающей обстановке, напоминания и сигналы текущей информации должны различаться по силе, тембру, длительности и вариативности.

- Акустические сигналы не должны пугать оператора (за исключением случаев, когда сразу после возникновения сигнала нужно сломя голову бежать куда глаза глядят).

- Речевые сигналы должны быть разборчивыми, немногословными, понятными.

• Звуковые сигналы не должны отвлекать других операторов.

Управляющая деятельность оператора. Классификация управляющих действий

Управляющая деятельность оператора - это система управляющих действий (как правило, двигательных актов – моторных и, как исключение, речевых) при реализации принятого решения.

Управляющие действия можно разбить на 3 группы:

1. Рабочие и исполнительные действия, посредством которых осуществляется воздействие на орган управления

2. Гностические действия, направленные на познание объекта и условий труда (ощупывание, измерение и т.п.).

3. Приспособительные действия (установочные, уравновешивающие и т.д.).

Управляющие действия оцениваются по таким пространственным, силовым и скоростным и прочим проявлениям (показателям) как: точность;

время выполнения, вероятность безошибочной работы, экономичность, производительность.

Характеристики рабочих движений оператора

Основные параметры рабочих движений хорошо изучены и широко применяются в инженерной психологии. Результаты исследований одного из основоположников отечественной инженерной психологии Б. Ф. Ломова:

- Скорость движения руки может изменяться в больших пределах от 0,01 до 8000 см/сек (пальцами и кистью). На практике скорость колеблется в пределах от 5 до 800 см/сек.

- Движения рук в направлении к телу совершаются быстрее, чем в направлении от тела, но последние более точные. Скорость движений в вертикальной плоскости больше, чем в горизонтальной. Наибольшей скоростью обладают движения сверху вниз, наименьшей – от тела и снизу вверх.

- Вращательные движения совершаются в полтора раза быстрее, чем поступательные. Наиболее экономичны движения толчком, т.е. с максимальной начальной скоростью при постепенном её уменьшении.

- Целесообразно располагать органы управления на высоте 100 – 105 см от пола, чтобы они находились в районе пояса (при работе стоя). При управлении, требующем больших усилий, органы управления целесообразно разместить на высоте 85 – 90 см от пола для использования становой силы.

- Наибольшая сила развивается при толкании от себя и при вытягивании на себя. При этом сила отличается у разных операторов почти в 3 раза. Проектировщики исходят из показателей слабых операторов.

- Точность различия временных параметров движения заметно уступает точности различения его пространственных признаков. Причём эти характеристики оказываются взаимосвязанными. Так, медленные движения оцениваются с большими ошибками как по различению длительности, так и по амплитуде и направлению.

- По моторным функциям в 90 % случаев правая рука оказывается ведущей. Зависимость по сенсорным функциям: по пространственно-двигательной ориентировке более развита правая рука, по уровню различения статистических напряжений, тактильной чувствительности и скорости осязания – левая рука.

При проектировании важно учитывать также стереотипы и привычки человека. Так, например, перемещения аппарата вверх, влево, вправо должны сопровождаться аналогичными движениями органов управления. Для педалей при нажатии осуществляется включение или увеличение параметра.

Речевые управленческие действия

Преимущества речевого ввода информации в машину:

1. Освобождаются глаза, руки, у оператора появляется свобода перемещения.

2. Речевой ввод команды осуществляется в 2 – 3 раза быстрее и фактически без ошибок.

3. Можно работать даже в темноте, сохранять свободу передвижения и передавать команду на значительные расстояния.

Но наряду с преимуществами, речевой ввод информации в машину имеет недостатки; среди них: слабая защищенность от шумов, помех и посторонних сигналов, дороговизна в производстве и эксплуатации.

При проектировании следует помнить, что обычно органы управления используются совместно со связанными с ними индикаторами. При этом для обеспечения наилучшей точности и скорости работы оператора необходимо обеспечить выполнение не только инженерно-психологических требований к отдельным индикаторам и органам управления, но и требований к их совместному расположению. Эти требования сводятся к следующему.

При проектировании органов управления рядом с теми средствами отображения информации, к которым они относятся, необходимо, чтобы рука оператора при манипулировании органом управления не закрывала индикационную часть соответствующего средства отображения информации. Для выполнения этого требования нужно, чтобы орган управления, манипулирование которым осуществляется правой рукой, размещался правее и ниже связанного с ним индикатора; если левой рукой, то он должен размещаться левее или ниже соответствующего ему индикатора.

При проектировании органов управления и связанных с ними индикаторов на различных панелях относительное размещение элементов на обеих панелях должно быть идентичным. Для этого индикаторы и связанные с ними по смыслу органы управления целесообразно размещать в одинаковом порядке и в непосредственной близости друг от друга. Ручки органов управления рекомендуется устанавливать в плоскости экрана индикатора либо в плоскости, ей параллельной. При взаимном размещении органов управления и соответствующих им индикаторов следует подчеркивать их функциональное назначение с помощью цветной маркировки и путем придания им специфических очертаний.

Направление перемещения органа управления должно правильно сочетаться с изменением показаний соответствующего индикатора. При этом: уменьшается время реакции или время на принятие решений; увеличивается правильность начальных перемещений; увеличивается скорость и точность регулирования органом управления; уменьшается время на обучение операторов.

Можно указать некоторые основные правила взаимной связи между движением указателя индикатора и ручки управления:

- вращающийся орган управления нельзя располагать выше индикатора;

- если стрелка индикатора перемещается по дуге, большей 180º, надо использовать вращающуюся ручку; при перемещении указателя по дуге, составляющей меньше 180º, можно применять линейные органы управления;

- направление перемещения указателя индикатора должно соответствовать направлению движения органа управления.

Последнее положение носит название правила “реализма” в движениях органов управления. Согласно этому правилу, наиболее высокая эффективность достигается при манипулировании теми органами управления, движения которых согласованы по пространственным и временным характеристикам с сигналами.

Для повышения эффективности работы оператора также большое значение имеет согласование индикаторов и органов управления по положению. Это особенно важно при проектировании видов деятельности, в которых требуется незамедлительная ответная реакция оператора на поступивший сигнал (например, при загорании лампочки нужно немедленно нажать на кнопку). В этом случае при применении панели, на которой кнопки управления размещены в непосредственной близости от сигнальных лампочек, темп работы оператора в 2 - 4 раза выше, чем при использовании панелей, где сигнальные лампочки расположены отдельно от кнопок.

Следовательно, наилучшим вариантом взаимоотношения индикаторов и органов управления является такой, при котором информация используется там, где она возникает, т.е. место приложения сигнала совпадает (или находится рядом) с местом его появления. Оптимальным случаем является совмещение индикатора и органа управления в одном устройстве.

Всегда следует помнить общее правило проектирования, согласно которому важнейшим средством повышения точности и скорости действий оператора является структурное соответствие (а не просто близость, что справедливо лишь для частных случаев) в расположении сигналов и органов управления. Это приближает управляющее действие к предметному, обеспечивая тем самым оптимальные условия его регуляции.

Способы обеспечения комфортных условий труда