книги / Конструкторско-технологическое проектирование электронной аппаратуры

12. Эргодизайн электронной аппаратуры

прочностью, что достигается использованим каркасов из металла. Роликовые узлы обеспечивают плавный, скользящий ход различных элементов конструк­ ций. Столешницы изготавливают, как правило, из ДСП с устойчивым мелами­ новым покрытием, при этом они должны соответствовать европейскому гигие­ ническому разряду Е1. Необходимо предусматривать возможность установки дополнительных навесных элементов, что позволяет разместить на компактных компьютерных стойках практически все оборудование, необходимое для соз­ дания полноценного рабочего места любого назначения.

Проектирование клавиатур

В типовой клавиатуре для PC/AT можно выделить пять основных групп клавиш: клавиши стандартной пишущей машинки; функциональные клавиши; служебные клавиши; клавиши управления курсором; цифровые клавиши. В зависимости от функционального назначения клавиатуры в ее составе могут быть различные функциональные группы клавиш, а также и специальные средства индикации, управления и авторизации доступа.

С точки зрения требований эргономики конструкция клавиатуры должна предусматривать:

•исполнение в виде отдельного устройства с возможностью свобод­ ного перемещения;

•опорное приспособление, позволяющее изменять угол наклона по­

верхности клавиатуры в пределах от 5 до 15°;

•высоту среднего ряда клавиш не более 30 мм;

•расположение часто используемых клавиш в центре, снизу и справа, редко используемых — вверху и слева;

•выделение цветом, размером, формой и местом расположения функ­ циональных групп клавиш;

•минимальный размер клавиш — 13 мм, оптимальный — 15 мм;

•форма клавиш должна иметь углубление в центре;

•расстояние между клавишами должно быть не менее 3 мм, размеще­ ние клавиш с шагом 19±1 мм;

•одинаковый ход для всех клавиш с минимальным сопротивлением нажатию 0,25 Н и максимальным — не более 1,5 Н;

•при необходимости звуковую обратную связь от нажатия клавиш с регулировкой уровня звукового сигнала и возможностью ее отключения (на­ пример, звуковой сигнал при переполнении буфера контроллера клавиатуры).

Среди различных конструкций клавиатур можно выделить: стандарт­ ную клавиатуру (рис. 12.27, д), клавиатуру с выделенной группой функцио­ нальных клавиш (рис. 12.27, б), клавиатуру со встроенными средствами ав-

512

12.3. Проектирование эргономичных узлов и устройств ЭЛ

Рис. 12.27. Примеры внешнего вида клавиатур

торизации доступа с использованием магнитных карт (рис. 12.27, в), клавиа­ туру без выделенных групп функциональных, цифровых клавиш и клавиш управления курсором (рис. 12.27, г).

Одним из основных функциональных элементов клавиатуры явля­ ются клавиши (рис. 12.28, а). Они должны быть спроектированы в таком положении, чтобы обеспечить оператору наибольшее удобство в работе. Если рассмотреть траекторию движения указательного пальца при не­ подвижном положении кисти руки (рис. 12.28, б \ то можно отметить участок А между 25 и 55°, на котором усилие, развиваемое пальцем, ми­ нимально. При угле, близком к 55°, указательный палец встречает боль­ шой палец. На начальном участке траектории движения (0 ...250) усилие, развиваемое пальцем, максимально. Поэтому плоскость клавиш и распо­ ложение кисти руки при работе на клавиатуре должны быть установлены

Рис. 12.28. Клавиши (а) и траектория движения пальца при нажатии на клавишу (б)

513

12. Эргодизайн электронной аппаратуры

Рис. 12.29. Клавиатура фирмы Майкрософт

туру и печатать, сохраняя естест­ венное положение кисти.

М анипуляторы

Для управления работой ЭА широко используют различные манипу­ ляторы. Наиболее распространены манипуляторы типа «мышь» (далее про­ сто мышь), которые конструктивно состоят из корпуса, соединительного кабеля (или инфракрасного порта) и кнопок управления. В основном приме­ няют мыши с двумя или тремя кнопками. При разработке конструкции мы­ ши следует учитывать тип подключения к ЭВМ, скорость обмена информа­ цией, количество кнопок управления, тип устройства слежения (оптическое или механическое). Конструкция мыши должна быть такой, чтобы она сво­ бодно размещалась в ладони оператора, а для нажатия клавиш не требова­ лось дополнительное перемещение кисти его руки.

На рис. 12.30 приведен внешний вид манипулятора типа IntelliMouse®Trackball с шаровым управлением курсором и двумя кнопками, ра­ бота на которых позволяет держать руку неподвижно и избегать излишней усталости. В манипуляторе Genius EasyScroll (четырехкнопочная мышь) кроме трех кнопок имеется ролик, используемый для перемещения изобра­ жения на экране монитора (рис. 12.31).

514

12.4. Основы художественного проектирования ЗА

Стремление максимального приближения ЭВМ к человеку-опе- ратору приводит к разработке но­ вых видов манипуляторов и датчи­ ков, воздействующих на все органы чувств: зрение, слух, обоняние, ося­ зание, вкус. Уже получают распро­ странение так называемые тактиль­ ные манипуляторы, использующие высокую чувствительность пальцев к неровностям поверхности, по ко­ торой они перемещаются. К такого рода устройствам относится так

называемая «сенсорная панель» (TouchPad), внешний вид которой приведен на рис. 12.32. Положив палец на поверхность панели, оператор может управлять курсором так же, как при использовании мыши. Кнопки впереди и по бокам предназначены для выбора какого-либо вида меню или режима.

В общем случае при эргономичном проектировании и компоновке ор­ ганов управления и ввода информации следует учитывать:

•взаимное расположение устройств отображения и ввода информации с учетом последовательности работы с ними, так чтобы органы зрения и управ­ ления человека двигались в одном направлении без резких скачков и зигзагов;

•при работе с несколькими устройствами ввода руки оператора не должны перекрещиваться;

•при работе двумя руками следует стремиться к тому, чтобы движе­ ния человека-оператора были симметричны и синхронны;

•при наличии нескольких разнесенных групп устройств управления их состав и расположение должны быть хорошо продуманы и отвечать об­ щим требованиям к организации рабочих мест.

При разработке конструкций устройств ввода информации и управле­ ния для улучшения внешнего вида широко используют принцип «оптиче­ ской иллюзии», когда белые фигуры на черном фоне кажутся больше чер­ ных фигур на белом фоне. Также при оформлении узлов ввода и управления необходимо обращать внимание на эргономичность и эстетичность вспомо­ гательных элементов — соединителей, элементов крепления, проводов, опорных устройств, направляющих и т. п.

12.4. О сн овы худож ественного п р о ек ти р о в ан и я ЭА

Требования технической эстетики (художественного конструирования и компоновки) предъявляются к электронной аппаратуре, с которой в про­ цессе работы непосредственно контактирует человек. В меньшей степени

515

12. Эргодизайн электронной аппаратуры

этим требованиям должна отвечать транспортируемая ЭА, особенно борто­ вая. Это объясняется особой жесткостью эксплуатационных требований, предъявляемых к такому классу изделий, отсутствием человека-оператора (например, в непилотируемых космических объектах).

К общим требованиям технической эстетики относятся:

• выразительность — способность ЭА своим внешним видом нагляд­ ным образом отображать качество, обеспечивая соответствующее эстетиче­ ское восприятие;

• оригтюлыюсть — совокупность своеобразных элементов формы и их отношений, дающих возможность отличить данный вид аппаратуры от ряда однотипных. Понятие оригинальности не исключает, а предполагает сохране­ ние определенных признаков формы: национальных, отраслевых, фирменных;

• профессиональный стиль — сохранение общепринятых в данной номенклатуре оборудования признаков формы: национальных, отраслевых, фирменных;

• гармоничность — свойство формы ЭА быть органично согласован­ ной с элементами формы, что достигается определенными соотношениями яркости, цвета, размеров и расположением различных элементов. Требова­ ние гармоничности распространяется также на согласованность ЭА с поме­ щением, где она эксплуатируется, в том числе когда аппаратура является ча­ стью ансамбля или функционально связанной системы;

•современность стиля — согласованность между общим стилем ЭА

иуровнем развития стиля мира материальной культуры;

•требование стилевого единства предъявляют к признакам формы

машины, которые отражают исторически сложившиеся социально-экономи­ ческие и идейно-эстетические принципы, а также художественно-кон­ структорские методы и средства их воплощения.

Основные средства создания формы конструкции изделия — органи­ зация пространства, масштаб и пропорции объемов изделия, его силуэт и композиция — ритм его масс, плоскостей и опор, тектоническая структура, цвет и фактура использованного материала, отношение изделия к окружаю ­ щей среде. Этими средствами художественное конструирование выявляет в облике изделия его назначение и принципы конструкторского решения и в то же время воплощает определенный комплекс идей и технических харак­ теристик, которые связаны с назначением данного изделия, с той ролью, ка­ кую оно будет играть в общественной жизни.

Одним из основных понятий художественного конструирования изде­ лий является композиция —- построение целостного произведения, элементы которого находятся во взаимосвязи и гармоническом единстве. Основу ком­ позиции составляет объемно-пространственная структура изделия, отве­

516

12.4. Основы художественного проектирования ЭА

чающая его назначению и выражаемая в характере взаимосвязи элементов формы изделия, взаимном расположении его частей, пропорциях, ритмиче­ ском строе элементов формы и т. п. Композиционной организации формы изделия достигают путем установления взаимосвязи и соподчинения обра­ зующих ее элементов. При этом главные и подчиненные элементы, взаимно усиливая друг друга, образуют в целом единство (табл. 12.20).

Таблица 12.20. Виды композиционных схем |8,15|

517

12. Эргодизайн электронной аппаратуры

Если форма изделия неоднородна или размеры его элементов не рав­ ны, то композиционное единство формы возникает, если средствами компо­ зиции обеспечивается соподчинение одних элементов другим. Например, при комплектации рабочего места с ПЭВМ дисплей занимает доминирующее положение, все другие элементы (обрамление, клавиатура) дополняют его общую форму, отражая единое композиционное целое. Если изделие состо­ ит из трех частей, то средняя часть из-за своего центрального положения подчиняет себе обе боковые части. Усилить это соподчинение можно путем увеличения средней части. Главный элемент выделяют из соподчиненных элементов размерами, особым расположением приборов и органов управле­ ния, цветом, способом разбивки на составные части. К средствам компози­ ции относят придающие изделию соразмерность и гармонию — масштаб­ ность, пропорциональность, ритм, контраст и нюанс, статику/динамику.

Форма — взаимосвязанная совокупность объемно-пространственных, фактурно-цветовых, конструктивно-технологических показателей, характе­ ризующих качество ЭА. К основным свойствам формы относятся: геомет­ рия строения, объемно-пространственная структура, прочность, весомость, плотность, динамичность, цветовой и световой колорит. Одной из важней­ ших характеристик формы является ее целостность, определяющая возмож­ ность мгновенной оценки структуры и качества изделия.

Масштабность — зрительно-пространственная характеристика раз­ меров конструкции изделия. В основе масштабности лежит отношение час­ ти к целому, изделия в целом и его частей к окружающим предметам и их частям, а также к размерам человека. Характер масштабности обусловлен степенью расчлененности, деталировкой формы. В электронной аппаратуре, как и во многих промышленных изделиях, масштабные характеристики свя­ заны с деталями, размеры которых строго обусловлены техническими и эр­ гономическими требованиями. Например, рукоятки управления, клавиши, кнопки и т. п. имеют относительно постоянные размеры независимо от того, какой величины изделию они принадлежат. Такие элементы и детали носят название указателей масштаба. Выразительная масштабность изделия дос­ тигается лишь при соблюдении масштабных закономерностей: маленькая форма должна иметь крупные детали, а большая - относительно мелкие. В качестве примера можно указать на динамику масштабности размеров тела человека при его росте. Так, соотношение высоты головы и высоты тела у новорожденного ребенка 1:4, в 2 года — 1:5, в 5 лет — 1:6, в 12 лет — 1:7, у взрослого мужчины — 1:8.

На масштабное восприятие формы изделий оказывают влияние зритель­ ные иллюзии. Например, вертикальные формы кажутся длиннее равных им го­ ризонтальных форм, квадрат зрительно производит впечатление прямоуголь­ ника. Ошибка в оценке высоты в связи с этим может достигать 35 %. Светлые

518

12.4. Основы художественного проектирования ЭА

предметы, особенно белые, кажутся крупнее равных им темных предметов (яв­ ление иррадиации). Размещенный на более крупной панели прибор кажется мельче идентичного прибора, расположенного на мелкой панели.

Пропорциональность — соразмерность частей формы между собой и с целым. От удачно найденного соотношения конструктивных частей изде­ лия зависит в значительной мере его композиционная целостность. При оп­ ределении пропорциональных соотношений в промышленности нашли ши­ рокое применение основные ряды предпочтительных чисел R5; RIO; R20; R40 и ряды нормальных размеров Ra5; RalO; Ra20; Ra40. Большое распро­ странение в природе и технике получили также пропорции, связанные с применением иррациональных величин. Прямоугольники с такими соотно­ шениями размеров сторон образуют фигуры с соотношениями площадей 1:2; 2:3 и т. д.

Ритм — средство композиции, обеспечивающее выделение и связь элементов формы путем их повторения, чередования, нарастания, убывания. Ритм как средство гармонизации тесно связан с масштабным и пропорцио­ нальным строем изделия. Он способствует более четкому зрительному вос­ приятию конструкции. Характер ритма обусловлен функцией и конструкци­ ей изделия. Расположение блоков четкими рядами подчеркивает ритмич­ ность конструкции. При установке шкафов (стоек) в линию ритм образуется створками (дверцами) шкафов.

Контраст — средство композиции, позволяющее активнее выразить функциональные и конструктивные особенности элементов. Средства кон­ трастирования — цветовые и размерные решения. Те элементы, которые необходимо выделить из общей совокупности, имеют обычно отдельную, неповторяющуюся форму и окрашиваются в контрастирующие цвета.

Нюанс — незначительное различие элементов конструкции по форме, размерам и цвету (средство композиции, противоположное контрасту).

Симметрия — организация элементов конструкции, основанная на правильном их размещении вокруг центра или оси. Конструкции, не обла­ дающие симметрией, обладают асимметрией. Симметричная композиция подчеркивает статичность изделия, асимметричная композиция — его ди­ намичность.

Важное средство композиции — цветовое решение изделия (окраска). Умело применяя те или иные цвета, можно создавать впечатление легкости и тяжести, холода и тепла, простора и тесноты, выступания и отступания элемен­ тов и узлов изделия. Цвет также необходим для выявления нужных деталей, эле­ ментов или частей изделия и прежде всего опасных в отношении травматизма. Цвет является средством эстетического воздействия, влияя на настроение, под­ нимая и понижая эмоциональный тонус, вызывая ощущение творческого подъе­ ма. Кроме того, цвет способствует образному выражению сущности изделия,

519

12. Эргодизайн электронной аппаратуры

обеспечивает его связь с окружающей средой. На рис. 7 цветной вклейки приве­ дена диаграмма, характеризующая воздействие цвета на человека.

Для ЭА наиболее целесообразно применение гармонизирующих от­ тенков одного и того же цвета (например, черный, темно-серый, светло­ серый или песочный, бежевый, оливковый и т. п.). Это не исключает приме­ нения там, где это необходимо, контрастирующих цветов, например красно­ го — для сигнализации аварийных режимов работы, зеленого — для сигна­ лизации нормального режима работы и т. д.

Гармоничность — свойство формы конструкции быть органично со­ гласованной с элементами формы, что достигается определенным соотно­ шением размеров, форм, яркости, цвета, расположения отдельных элемен­ тов. Требование гармоничности включает требование согласованности с помещением, где располагается конструкция.

Выразительность — способность конструкции своим внешним видом наглядно отображать качество, обеспечивая соответствующее эстетическое восприятие. Выразительности добиваются с помощью таких средств компо­ зиции, как целостность формы, композиционное равновесие, взаимодейст­ вия конструкции и пространства.

Оригинальность — совокупность своеобразных элементов формы и их отношений, позволяющая отличить конструкцию от однотипных. Это понятие предполагает наличие национальных, отраслевых фирменных признаков.

Стиль — это устойчивая общность формально-художественных средств, отражающая общие принципы и художественно-конструкторские методы и средства их воплощения. Примерами стилей являются: античный, готический, возрождения, рококо и т. п. Базовыми принципами являются: ориентация на человека, целесообразность, ясность, изящество, чистота и мажоритарный фон. Одной из важных характеристик стиля является его со­ временность, т. е. согласованность между стилем конструкции и устоявши­ мися на данный момент образцами. Мода в отличие от стиля представляет собой менее устойчивую общность названных методов и средств.

Тектоника — зримое отображение работы конструкции и материала в форме, т. е. представляет собой связь формы и содержания. Различают тек­ тонику штампованной, прессованной, литой, деревянной и т. п.

Фактура и пластика служат для создания нюансных способов отдел­ ки, для создания тонких контрастов, например, противопоставление матовой и полированной поверхности одного и того же материала.

Соотношение объема и пространства — свойство, позволяющее выделить наиболее важные композиционные элементы. При необходимо­ сти сосредоточить на чем-либо внимание взаимодействия объема и про­ странства в этом месте следует сделать более напряженным. Однако чрезмерное увеличение проникновения пространства в объем может соз­

520

J2,4. Основы художественного проектирования ЗА

дать впечатление незавершенности, которое отсутствует при ограниче­ нии пространства.

Соподчиненность — свойство, учитывающее при обеспечении выра­

зительности композиции и целостности формы. Быстрота восприятия ком­ позиции во многом зависит от логичности и ясности связей пространствен­ ных элементов систем.

Зрительное равновесие композиции — это зрительная уравновешен­

ность частей и целого относительно пространственных осей. Использование соподчинения и композиционной уравновешенности тесно связано с ис­ пользованием пропорций, ритма, масштаба, симметрии, цветового колорита, контраста и нюанса.

Контрольные вопросы

1.Что такое эргономика и какие задачи она решает?

2.Охарактеризуйте роль человека-оператора в системе человек—машина.

3.Чем определяется время сенсомоторной реакции человека?

4.Как необходимо учитывать антропометрические параметры человека-оператора при проектировании ЭА?

5.Какие параметры органов зрения необходимо учитывать при проектировании эргономичной ЭА?

6.Какие параметры органов слуха необходимо учитывать при проектировании эргономичной ЭА?

7.Какие параметры опорно-двигательной системы необходимо учитывать при проектировании эргономичной ЭА?

8.Какие требования с позиции эргономики предъявляются к организации рабочих мест по уровню освещенности?

9.Какие требования с позиции эргономики предъявляются к организации рабочих мест по уровню виброакустического воздействия?

10.Какие требования с позиции эргономики предъявляются к организации рабочих мест для работы с оборудованием, размещенным в стойках?

11.Какие требования с позиции эргономики предъявляются к организации управ­ ления и индикации?

12.Перечислите значения параметров, определяющих нормальные условия работы человека-оператора.

13.Назовите виды оценки художественно-конструкторских показателей ЭА.

14.Что вы понимаете под термином «Эргодизайн ЭА»?

15.Почему важна правильная организация рабочего места?

521