22. . Этапы (структура) инженерно-психологического проектирования:

1. Определение характеристик объекта управления (статических: вес, размер …; динамических (например, быстродействие); целей и задач системы)

2. Распределение функций между Ч и Т (на основе анализа возможностей Ч и Т)

3. Распределение функций между операторами (выбор структуры группы, числа рабочих мест, коммуникативной сети, задач каждого РМ)

4. Проектирование деятельности оператора (определение структуры и алгоритма деятельности оператора, требований к свойствам оператора, допустимых норм деятельности)

5. Проектирование технических средств деятельности оператора (информационной модели, органов управления, организации РМ)

6. Оценка системы «Человек – Техника – Среда».

Общая структура эргономических требований

Эргоно́мика — в традиционном понимании — наука о приспособлении должностных обязанностей, рабочих мест, оборудования и компьютерных программ для наиболее безопасного и эффективного труда работника, исходя из физических и психических особенностей человеческого организма.

Общая структура эргономических требований.

Эргономичность:

1. Управляемость – ограничение, которое накладывается на технику, контроль со стороны обслуживания персонала, легкий доступ, легкую замену делает и прочие;

2. Осваиваемость – чем оптимальные система, тем лучше осваиваемость. Частные показатели касаются конкретного человеческого фактора;

3. Обслуживаемость – рекламные работы, ремонтные и прочее;

4. Обучаемость.

27. Антропометричні та біомеханічні критерії оптимальності робочих місць.

Рабочие позы: 1. Поза сидя – комфортное рабочие месть ( кресло оператора должно быть очень комфортным); 2. Поза лежа / полулежа; 3. Поза стоя (возможность обслуживания большого количества техники, отсутствие застойных процессов).

Моторные пространства оператора : 1.зона легкой досягаемости (не отрывая локтей от столешницы). Наиболее часто испытывают аппараты. 2. Зона оптимальной досягаемости( при помощи вытянутой руки). 3. Зона придельной досягаемости( не вставая с рабочего места, предельно наклоняясь). В этой зоне редко испытывают органы управления.

Оптимальные размеры высоты сидения, столешницы и т.д. рекомендованные углы обзора.

Эргономическое проектирование рабочих пространств и рабочих мест производится для конкретных рабочих задач и видов деятельности с учетом антропометрических, биомеханических, психофизиологических и психических возможностей и особенностей работающих людей.

Оно должно создать наилучшие условия для:

         размещения работающего человека с учетом рабочих движений и перемещений в соответствии с требованиями технологического процесса;

         выполнение основных и вспомогательных операций в удобном рабочем положении, соответствующем специфике трудового процесса, и с применением наиболее эффективных приемов труда;

         расположение средств управления в пределах оптимальных границ пространства перемещений человека;

         сохранения оптимального обзора источников визуальной информации при смене рабочей позы и рабочего положения;

         свободного доступа к местам профилактических осмотров, ремонта и наладки, удобства их выполнения;

         рационального размещения оборудования, безопасности работающих.

Размеры проходов между элементами рабочего места рассчитываются в зависимости от частоты их использования и числа работающих людей, рациональных маршрутов их движения, необходимых размеров транспортных проездов, требований техники безопасности и санитарно − гигиенических норм. Размеры транспортных проездов должны быть не менее ширины транспортного средства плюс пространство, занимаемое телом стоящего человека в спецодежде.

Рабочее пространство и организация рабочего места, досягаемость и величина усилий на органы управления, а также характеристики обзорности обусловливаются, прежде всего, положением тела работающего. Наиболее распространены рабочие положения: стоя и сидя.

Каждое из положений характеризуется определенными условиями равновесия, степенью напряжения мышц, состоянием кровеносной и дыхательной систем, расположением внутренних органов и, следовательно, расходом энергии.

Одним из основных направлений эргономики является соблюдение физиологических и психологических требований человека при конструировании машин и другого оборудования, организации и планировки рабочих мест.

При конструировании машин должны быть предусмотрены меры по устранению лишних движений работающего, ликвидации наклонов туловища и переходов.

Правильное расположение и компоновка рабочего места, обеспечение удобной позы и свободы трудовых движений, использование оборудования, отвечающего требованиям эргономики и инженерной психологии, обеспечивают наиболее эффективный трудовой процесс, уменьшают и предотвращают опасность возникновения профессиональных заболеваний.

Оптимальная поза человека в процессе трудовой деятельности обеспечивает высокую работоспособность и производительность труда.

Неправильное положение тела на рабочем месте приводит к быстрому возникновению статической усталости, снижению качества и скорости выполняемой работы, а также снижению реакции на опасности.

Нормальной рабочей позой следует считать такую, при которой работнику не требуется наклоняться вперед больше чем на 10…151о больше чем на 10...151°; наклоны назад и в стороны нежелательны; основное требование к рабочей позе − прямая осанка.

Выбор рабочей позы зависит от мышечных усилий во время работы, точности и скорости движений, а также от характера выполняемой работы.

При усилиях не более 50 Н можно выполнять работу сидя.

При усилиях 50…100 Н работа может выполняться с одинаковым физиологическим эффектом как стоя, так и сидя.

При усилиях более 100 Н желательно работать стоя.

Работа стоя целесообразнее при необходимости постоянных передвижений, связанных с настройкой и наладкой оборудования. Она создает максимальные возможности для обзора и свободных движений.

Однако при работе стоя повышается нагрузка на мышцы нижних конечностей, повышается напряжение мышц в связи с высоким расположением центра тяжести и увеличиваются энергозатраты на 6...10 % по сравнению с позой сидя.

Работа в позе сидя более рациональна и менее утомительна, так как уменьшается высота центра тяжести над площадью опоры, повышается устойчивость тела, снижается напряжение мышц, уменьшается нагрузка на сердечно − сосудистую систему.

В положении сидя обеспечивается возможность выполнять работу, требующую точности движения.

Однако в этом случае могут возникать застойные явления в органах таза, затруднение работы органов кровообращения и дыхания.

Смена позы приводит к перераспределению нагрузки на группы мышц, улучшению условий кровообращения, ограничивает монотонность.

Поэтому, где это совместимо с технологий и условиями производства, необходимо предусматривать выполнение работы как стоя, так и сидя с тем, чтобы рабочие по своему усмотрению могли изменять положение тела.

При организации производственного процесса следует учитывать антропометрические и психофизиологические особенности человека, его возможности в отношении величины усилий, темпа и ритма выполняемых операций, а также анатомо − физиологические различия между мужчинами и женщинами.

Размерные соотношения на рабочем месте при работе стоя строятся с учетом того, что рост мужчин и женщин в среднем отличается на 11,1 см, длина вытянутой в сторону руки − на 6,2 см, длина вытянутой вперед руки − на 5,7 см, длина ноги − на 6,6 см, высота глаз над уровнем пола − на 10,1 см.

На рабочем месте в позе сидя различия в размерных соотношениях у мужчин и женщин выражаются в том, что в среднем длина тела мужчин на 9,8 см и высота глаз над сиденьем − на 4,4 см больше, чем у женщин.

На формирование рабочей позы в положении сидя влияет высота рабочей поверхности, определяемая расстоянием от пола до горизонтальной поверхности, на которой совершаются трудовые движения.

Высоту рабочей поверхности устанавливают в зависимости от характера, тяжести и точности работ.

Оптимальная рабочая поза при работе сидя обеспечивается также конструкцией стула: размерами; формой; площадью и наклоном сиденья; регулировкой по высоте.

Основные требования к размерам и конструкции рабочего стула в зависимости от вида выполняемых работ приведены в ГОСТ 12.2.032−78 и ГОСТ 21889−76.

Освещение должно создавать оптимальные условия зрительного восприятия для конкретных видов деятельности и обеспечивать психологический комфорт работникам. Для достижения этого принимаются во внимание такие факторы, как освещенность, цвет, распределение светового потока; устранение слепящего действия света и бликов; соотношения освещенности и цвета; возраст работников; естественная освещенность.

В процессе эксплуатации осветительных установок необходимо предусматривать регулярную очистку от загрязнений светильников и остекленных проемов, своевременную замену отработавшей свой срок службы лампы, контроль напряжений питания осветительной сети, регулярную и рациональную окраску стен, потолка, оборудования.

Акустика производственной среды должна исключать вредные и раздражающие воздействия шума, включая шумы от внешних источников. Важными здесь являются уровни звукового давления в октавных полосах спектра шума; суммарная длительность воздействия шума в течение рабочего дня и его распределение по времени; характер шума (широкополосный, тональный и импульсный); восприятие акустических сигналов; различимость речи.

Вибрации и их воздействие на человека не должны достигать уровня, вызывающие физические повреждения, патофизиологические реакции или сенсомоторные нарушения.

Работники должны предупреждаться о воздействии на них электромагнитных полей высокой частоты и источников ионизирующих излучений, а также принимать необходимые меры безопасности при работе; следует выявлять ранние изменения в состоянии здоровья и работоспособности под влиянием указанных факторов, а также предупреждать утомление и связанные с ним возможные ошибочные действия работающих людей.

28. Інформаційні моделі та засоби відображення інформації.

Информационная модель — модель объекта, представленная в виде информации, описывающей существенные для данного рассмотрения параметры и переменные величины объекта, связи между ними, входы и выходы объекта и позволяющая путём подачи на модель информации об изменениях входных величин моделировать возможные состояния объекта. Информационные модели нельзя потрогать или увидеть, они не имеют материального воплощения, потому что строятся только на информации. Информационная модель — совокупность информации, характеризующая существенные свойства и состояния объекта, процесса, явления, а также взаимосвязь с внешним миром.

Информационные модели делятся на описательные и формальные.

Описательные информационные модели - это модели, созданные на естественном языке (т.е. на любом языке общения между людьми: английском, русском, китайском, мальтийском и т.п.) в устной или письменной форме.

Формальные информационные модели - это модели, созданные на формальном языке (т.е. научном, профессиональном или специализированном). Примеры формальных моделей: все виды формул, таблицы, графы, карты, схемы и т.д.

Хроматические (информационные) модели - это модели, созданные на естественном языке семантики цветовых концептов и их онтологических предикатов (т.е. на языке смыслов и значений цветовых канонов, репрезентативно воспроизводившихся в мировой культуре). Примеры хроматических моделей: "атомарная" модель интеллекта (АМИ), межконфессиональная имманентность религий (МИР), модель аксиолого-социальной семантики (МАСС) и др., созданные не базе теории и методологии хроматизма.

В любых средствах отображения информация представляется информационной моделью (ИМ) - организованным в соответствии с определенной системой правил отображением со­стояний объекта управления, внешней среды и способов воздейст­вия на них. Представление физического состояния одной системы физическим состоянием другой называется кодированием. В ИМ в закодированной форме представляется сущность реальных процессов, явлений, объектов. Так как информационная модель отражает только наиболее существенные для данной цели управ­ления параметры объекта, то один и тот же объект можно пред­ставить различными моделями: для авиапассажира существенны­ми являются пункт назначения, номер рейса, время отправления и прибытия, тип самолета (все эти параметры могут быть представ­лены на информационно-справочном табло аэровокзала информа­ционной моделью в виде буквенно-цифрового текста); для пилотов сущность полета должна отражаться совокупностью показаний приборов, характеризующих работу схем систем самолета и его положение в пространстве (эти показания представляют в форме, обеспечивающей оптимальное восприятие большого объема инфор­мации и переработку ее в короткое время); для диспетчера, управ­ляющего взлетом и посадкой, существенным является простран­ственное положение самолета в зоне аэродрома, его скорость, высота, направление движения (на ситуационном экране диспет­черского пункта все самолеты в зоне аэродрома изображаются движущимися точками или условными знаками, рядом с которыми в цифровой форме указываются требуемые параметры).

29. Кодирование информации

Кодирование - преобразование сообщений о реальных объектах и процессах в знаковую информацию, рассчитанную на прием и декодирование ее человеком. Декодирование - трансформация образа знака в образ управляемого объекта и его характеристик. Код - правило перехода от кодируемого объекта к кодовому знаку. От структуры сообщений зависит выбор методов кодирования и соответствующих методов декодирования. В основе кодирования лежит понятие кодового знака, которое является исходным в построении систем кодирования. Кодовый знак - это замещающий знак, его характерной особенностью является передача информации об управляемых реальных объектах в данной системе управления со свойственными ей устройствами отображения. Системы кодирования - это алфавит кодовых знаков, построенный по определенным принципам для передачи информации о целом классе объектов, взаимосвязанных между собой. Кодовый знак является элементарной единицей при построении системы кодирования. Категория кодового знака - вид условных знаков, которые выбираются для данной системы кодирования. Уровень кодирования – связан с количеством элементарных единиц, используемых для системы кодирования и с внутренней структурой кодового знака. Уровень кодирования рассматривается в двух планах: 1) как насыщение одного знака информацией путем "сгущения" элементарных единиц, т.е. повышение уровня сложности знака; 2) как совмещение в одном знаке нескольких разных категорий, таких как цвет, форма, размер и т.д. Уровень кодирования определяет одномерность и многомерность кодов, которые используются при кодировании нескольких параметров объекта. Тип кодирования - определенная структура сообщения, предъявленного на экране индикатора, причем внутри этой структуры могут использоваться различные системы кодирования и дополнительные опознавательные признаки. Способ кодирования - это более широкое понятие, чем система кодирования, ибо предполагает выбор комплексного способа подачи информации, связанного с определенным устройством отображения, может быть адресован любому анализатору человека. Системы кодирования, кодовые знаки определяются и создаются тогда, когда выбран способ кодирования информации.

30. Проектирование органов управления и ручного инструмента.

С помощью органов управления оператор СЧМ решает задачу ввода командной информации, установления необходимого режима работы, регулирование различных параметров, запроса информации для контроля и тому подобное. Проектирование органов управления должно обеспечить человеку-оператору возможность быстрого нахождения конкретного органа управления и выполнения с определенной точностью и в определенное время нужных действий. При этом следует учитывать конструктивные и технические ограничения (площадь рабочих помещений, факторы внешней среды, технологические особенности и т.д.)

Характер задач, которые решает оператор, требует разработки конкретных органов управления, которые делятся на определенные группы:

• по характеру движений, совершаемых человеком:

1) органы управления, которые требуют выполнения движений включения, выключения и переключения;

2) органы управления, которые предусматривают повторные движения типа вращательных, нажимных и ударных;

3) органы управления, которые требуют дозированных, точных движений для налаживания аппаратуры и установление режимов работы;

• по назначению и характеру использования оператором органы управления являются: 1) оперативные - для постоянного использования;

2) вспомогательные - для периодического включения, выключения и контроля;

3) эпизодические, связанные с регулированием, настройкой, калибровкой аппаратуры, проведением регламентных работ.

По конструкционным исполнением органы управления можем разделить на подгруппы: кнопки, тумблеры, рукоятки, маховики, педали и т.д..

Быстрое нахождение необходимого органа управления требует их различения (визуально или на ощупь), которое зависит от:

• формы органов управления;

• размера органов управления, что обеспечивает их различения на ощупь с точностью 99%;

• цвета (при обеспечении контрастности);

• графических обозначений состояния, движения, назначение;

• размещение органов управления в различных зонах досягаемости с учетом принципа экономии движений.

Выбор органа осуществляется в соответствии с конкретными условиями его использования. К факторам, которые влияют на выбор органа управления, относятся температурные условия, наличие вибрации, ускорения, невесомости, специальный вид одежды, положение тела, условия освещения.

Органы управления можно разделить на две большие группы.

Первая группа предназначена для сиюминутных (периодических или единовременных) воздействий на систему или объекты управления. Вторая группа органов управления используется для выполнения операций, связанных с введением в систему сигналов, различающихся по своей величине или продолжительности, операций наблюдения и некоторых других непрерывных воздействий.

Управление органами управления может осуществляться руками или ногами человека. Ручное управление имеет некоторые преимущества перед ножным тогда, когда необходимы высокая точность и скорость установки органа управления в определенное положение и не нужно прикладывать для этого большие усилия (9 кг и более).

Следует также учитывать, что у большинства людей функ-циональнишою является правая рука. Именно этой рукой выполняются действия, требующие наибольшей точности или силы. Органы управления, приводимые в движение руками, более точные, чем те, что приводятся в движение ногой.

Ножное управление применяется для разгрузки рук оператора, экономии времени, при значительном количестве органов управления, пониженной точности регулирования и при значительных мышечных усилиях.

Усилия, необходимые для перемещения органов управления, должны соответствовать возможностям человека-оператора с учетом условий деятельности.

Оптимальное расположение кнопок должно быть на уровне локтя сидящего оператора, чтобы рука сгибалась в локтевом суставе на 90 °, а предплечье было в горизонтальной плоскости. При коротких и редких нажатия на кнопку для повышения скорости реагирования на сигнал кнопку располагают над плоскостью стола, чтобы угол между ней и кистью составлял 30 ... 45 °.

Рабочий ход кнопки должен составлять при частом использовании - 2 ... 6 мм; при одиночном - 6 мм; при нажатии большим пальцем - 3 ... 12 мм.

Для особо важных команд используют клавиши с защелкой, графическим обозначением, а для обратной связи - с подсветкой. При расположении на панели значительного количества кнопок и клавиш их необходимо группировать, кодировать по форме, размеру и цвету, а надписи, символы наносить на самих элементах органов управления.

Рычажные переключатели (тумблеры) используют для реализации функций, которые фиксируются и контролируются приводным элементом тумблера. Форма тумблера должна быть конусообразной или цилиндрической с расширением в виде круга или лопатки и соответствовать антропометрическим, эргономических и физиологическим свойствам человека.

Поворотные выключатели и переключатели применяют не только для выполнения операций «включение - выключение», но и для плавного непрерывного или дискретного регулирования.

Маховики и штурвалы используют для степенных переключений и плавного динамического регулирования, выполняемых одним или двумя руками, их применяют для выполнения медленных и точных круговых оборотов, которые требуют значительных усилий.

Маховик - орган управления, имеющий форму колеса, со спицами или без них, диаметром не более 50 мм.

Штурвал - это разновидность маховика или часть его - сектор, который используется для изменения направления движения объекта. Рулевое колесо - это тоже вид маховика, который используется для изменения направления движения объекта. Рычаги применяют для выполнения ступенчатых переключений и плавного динамического регулирования одной или двумя руками при средних и значительных управляющих усилиях.

Форма и размеры рукояток рычагов должны обеспечивать их надежные захватывания и удержания в процессе управления. Преимущественно рукояткам с овальными или цилиндрическими формами с рифленой поверхностью, без острых углов. Рычаги управления устанавливают в зоне досягаемости с учетом требований технической безопасности.

Ножные органы управления используются для выполнения операций «включение - выключение» и регулирование состояния объекта управления. Они применяются в случаях: а) когда надо разгрузить руки оператора для выполнения других управляющих действий, б) если управление объектом требует значительных усилий и незначительной точности. Такой тип органов управления преимущественно используется для рабочего положения оператора - «сидя».

Ножные кнопки, в отличие от педалей, рассчитаны на нажатия не всей ступней, а только пальцами ног. Но их использование неэффективно, поэтому их нужно дублировать другими органами управления или заменять на педали. Рабочие поверхности кнопок должны быть рифлеными, а их конструкция - предусматривать возможность сенсорного контроля момента нажатия: тактильное или слуховое ощущение щелчка, световой или звуковой сигнал.

Диапазон необходимые усилия для ножных кнопок - 20-90 мм, рекомендованный размер - 50-80 мм, а глубина утапливания - 30-50 мм.