Эргономика и инженерная психология

венных сигналов в форме звуков, исходящих из работающего двигателя, ощущаемой им вибрации, колебаний кузова и т.д. Хотя эти сигналы не да­ ют необходимой для качественной диагностики точности, но они вызыва­ ют у человека ощущения цолной достоверности оценки режимов объекта, их динамики. Вряд ли полная изоляция водителя от всех воспринимаемых им непосредственно сигналов, кроме визуальных, повысила бы чувство слитности его с машиной, а следовательно, и уверенности в рационально­ сти управляющих действий.

Управление режимами объектов электроэнергетики и химических производств вообще невозможно без использования технических средств отображения информации. Современные крупные объекты (нефтеперера­ батывающие предприятия, электростанции, машиностроительные и метал­ лургические заводы, аэропорты, железнодорожные узлы и т.д.) охватыва­ ют пространства такой величины, что об их состояниях вообще невозмож­ но судить без дистанционных средств информации. Управление ими в це­ лом осуществляется только дистанционно. Таким образом, непосредствен­ ное восприятие этих весьма важных и распространенных объектов замеща­ ется наблюдением за состоянием технических средств отображения их ре­ жимов, т.е. ими опосредствуется. Это создает комплекс эргономических, психологических и технических проблем, проблем специальной подготов­ ки операторов.

Создаваемая с помощью технических средств информационная мо­ дель ситуации всегда обладает абстрактностью и некоторым дефицитом информации, что не только приводит к искажению истинного предметного состояния объекта, но и требует от оператора восстановления целостного и удобного для контроля и управления образа текущего состояния ситуации. Успешность деятельности оператора в системе с инструментальными средствами отображения информации зависит как от качества сформиро­

ванной у него концептуальной модели, так и от качества информационной модели. Нели концептуальная модель оператора включает в себя не реаль­ ное предметное содержание ситуации, а лишь образы технических средств отображения информации, то теряется возможность реконструирования истинного состояния системы, что может привести к недопустимым ошиб­ кам в управлении, особенно часто случающихся при возникновении не­ стандартных ситуаций. Рационально разработанная информационная мо­ дель позволяет оператору точно и быстро декодировать инструментальную информацию в образы истинного состояния системы, которые легко со­ прягаются с образами ситуаций, содержащимися в его концептуальной мо­ дели. Это достигается реализацией конкретных требований, предъявляе­ мых к информационным моделям (ИМ):

1. Содержание ИМ должно давать оператору возможность адекватно оценивать состояние системы и окружающей среды, предугадывать их по­ следующее состояние в соответствии со стоящими перед ним задачами.

2. ИМ должны отражать только те свойства системы и среды, кото­ рые способствуют управляющей деятельности оператора, т.е. они должны быть рационально лаконичными. Для этого может быть использован прин­ цип утрирования, а для легкости и точности опознания объектов информа­ ционной модели - принцип типизации.

3.ИМ должны отражать реальные пространственные, временные и функциональные связи отдельных элементов системы, обладать свойством наглядности. Для этого ИМ должны функционировать в реальном Масшта­ бе времени.

4.Информационный поток, доставляемый ИМ оператору, не должен превосходить возможности тренированного человека в скорости обработки поступающих сигналов. Ощущение дефицита информации человеком, да­ же по причине неизменности ситуации, приводит оператора в состояние

дискомфорта, снижает его внимание, в результате чего возрастает вероят­ ность совершения ошибок.

Для успешного управления системой у оператора должны появляться эмоции, переживания, соответствующие возникающей в системе ситуации. Они определяют ощущения достоверности и адекватной значимости собы­ тий, подкрепляют мотивацию деятельности, обеспечивают эмоциональное регулирование психических процессов. Это может достигаться введением в визуальную модель ситуаций сигналов других модальностей, адекватно отражающих события. Тем самым достигается более высокая целостность всей человеко-машинной системы. Примером такого эмоционального обо­ гащения информационного процесса является введение в функционирова­ ние электронного тренажера оператора звуковых образов, адекватных по­ следствиям ошибочных действий обучаемого [15]. Примером введения информационного сигнала, по своей модальности адекватного физическо­ му смыслу управляемого оператором параметра, является подача на рычаг управления экскаваторщика тактильного воздействия, пропорционального усилию взаимодействия ковша с породами забоя [2].

Можно утверждать, что чем больше сигналов различных модально­ стей адекватно будут использованы в информационном обеспечении дея­ тельности оператора, тем острее и точнее он будет воспринимать действи­ тельное, предметное состояние всей системы и свою роль в ее функциони­ ровании. Необходимо стремиться к тому, чтобы образ ситуации, отобра­ жаемый в виде информационной модели, не был эмоционально «пустым». Эта задача эргономики сходна с задачами дизайна. Она решается помимо придания информационной модели указанных выше свойств еще форми­ рованием в сознании оператора концептуальных моделей ситуаций, адек­ ватно отражающих предметное содержание реальных событий во всех их смыслах и значениях. Хорошо спроектированная информационная модель должна отвечать основным требованиям технической эстетики.

Преимущество круглых и полукруглых шкал определяется еще и тем, что считыванию показателей помогает восприятие адекватного угла наклона стрелки. Приборы с такими шкалами применяются при необходи­ мости качественного чтения и при слежении за изменением измеряемой переменной.

При управлении динамическими процессами большое значение име­ ет способность оператора экстраполировать их развитие. Очевидно, что использование приборов, позволяющих оценивать положение стрелки от­ носительно всей шкалы, способствует лучшему наблюдению за развитием измеряемых переменных. Наихудшие условия экстраполяции процессов создает использование прибора типа «открытое окно».

Установлено, что наибольшая эффективность считывания с круглых и полукруглых шкал достигается при положении стрелки в центральной части верхнего сектора, а для горизонтальных шкал - в центральной части. Оптимальные угловые размеры диаметра шкал находятся в пределах 2,5-5°, что соответствует размерам 40-60 мм при наблюдении с рас­ стояния 750-900 мм. Шкалы градуируются штриховыми отметками в ли­ нейном масштабе. Оцифрованные отметки имеют большие размеры и большую толщину, чем неоцифрованные. Установлено, что оцифровка ка­ ждого деления дает негативные результаты. Целесообразно оцифровывать либо каждое второе, либо каждое пятое, либо каждое десятое деления. Минимальная угловая высота оцифрованных отметок составляет 25'. Циф­ ры располагаются на внешних по отношению к стрелкам концах отметок и должны быть по форме простыми. Для лучшей ориентировки при кон­ трольном наблюдении за показателями (оценка режимов) номинальные (целесообразные) и недопустимые диапазоны шкал кодируются цветом.

Конец стрелок должен иметь форму клина и не доходить до делений шкалы на 0,4-1,5 мм. Для сведения к минимуму явления паралакса стрелка должна находиться как можно ближе к плоскости шкалы. Фон шкал во из-

бежание бликов должен быть матовым. Плоскости шкал не должны быть

темнее панелей, на которых размещаются индикаторы. Каркасы же прибо­ р-

ров целесообразно делать темнее панелей.

9.5.3.Знаковые индикаторы

Вкачестве знаков, используемых в данной категории индикаторов, служат цифры, буквы, условные символы и абстрагированные (абстракт­ ные) фигуры. Цифровые индикаторы выдают информацию либо путем вы­ свечивания соответствующего цифрового символа целиком (многокатод­ ные электронные лампы, наблюдаемая светящаяся форма катодов которых может воспроизводить числа от 0 до 9), либо путем высвечивания сегмен­ тов, образующих нужную цифру. Читаемость цельных цифр выше, чем сегментных, особенно при быстром считывании. Цифровые индикаторы могут выдавать более точную количественную информацию, чем стрелоч­ ные, но не позволяют эффективно судить о динамике соответствующих процессов, а тем более их экстраполировать.

Оптимальный угловой размер цифр и букв 35-40'. Эти знаки могут формироваться на экранах электронно-лучевых трубок растровым или матричным способами. При растровом способе оптимальное число строк, используемых для формирования одного знака, равно 10. Оптимальными для считывания одного знака считаются матрицы размерностью 5*7 и 6*9. При этом иллюзия сплошного знака достигается при максимальном угло­ вом расстоянии между сосЗДцшми точками в Г. Основную роль в опозна­ нии любых знаков играет их контур.

Контуры абстракттА фигур должны вызывать у оператора ассо­ циацию с соответствующим реальным объектом, что повышает эффектив­ ность процесса опознания. При этом количество различных признаков или

Рациональный вид кода определяется задачей, стоящей перед опера­ тором (опознание, информационный поиск и т.д.). Эффективность работы оператора с кодами обычно возрастает с повышением уподобления симво­ ла соответствующему ему объекту (принцип наглядности), при этом по­ вышается эффективность декодирования символа. На рис. 9.21 представле­ ны примеры кодирования объектов словами и упрощенными образами [9].

Рис. 9.21.Два способа кодирования органов управления на пульте управления

локомотивом

Большое значение имеет также длина алфавита, т.е. длина данного вида кода, элементы которого отличаются друг от друга каким-либо при­ знаком. Длина алфавита конкретного кода определяется способностью че­ ловека надежно дифференцировать принятый к изменению признак и воз­ можностями его оперативной памяти. Практически длина применяемых кодов находится в пределах от 4 до 16. При изменении размеров символа длина алфавита не превышает 14, при изменении цвета - 11, при измене­ нии яркости или частоты мельканий - 4. Буквенно-цифровой алфавит по длине неограничен. Приведенные данные относятся к одномерному коди­ рованию, при котором меняется лишь один признак. Длину алфавита мож­ но увеличить, если менять в символе несколько признаков (форма, цвет, размер и т.д.). Обычно мерность кодов не превосходит четырех, так как возрастание мерности приводит к уменьшению скорости и точности опо­ знания, к ухудшению декодирования символов.

Эффективность кодирования зависит и от компоновки символа. Он должен иметь достаточный размер, контраст и яркость. Дополнительные элементы контура не должны искажать контур знака, в связи с чем пред­ почтение отдается элементам, расположенным внутри контура.

9.5.5. Графическая информация

Графическая информация полезна в тех случаях, когда в целях по­ вышения эффективности контроля и управления оператору приходится экстраполировать развитие процессов в объекте, следить за соотношением нескольких переменных, изменяющихся во времени. Графики представля­ ются в определенных постоянных масштабах воспринимаемых оператором переменных. Велика роль графиков при анализе причин возникновения нежелательных режимов. Графики могут автоматически, оперативно вы­ черчиваться на вращающихся дисках или лентах в функции времени. Большие возможности для графического представления информации от­ крывает использование ЭВМ. При использовании графиков следует учи­ тывать возможности зрительного анализатора человека.

9.5.6. Изобразительные средства

Главное преимущество изобразительных средств отображения ин­ формации заключается в том, что с их помощью текущая ситуация пред­ ставляется в форме образов, близких к привычным, естественным, нагляд­ ным. Это облегчает процесс декодирования такой информации. Однако данная категория индикаторов отражает, в основном, качественную ин­ формацию и не может полностью заменить средства, предназначенные для точных измерений переменных, характеризующих ситуацию.