Студопедия — Требования антропометрии и биомеханики
Студопедия Главная Случайная страница Обратная связь

Разделы: Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

Требования антропометрии и биомеханики






При проектировании оборудования необходимо предусматри­вать его соответствие антроп. данным и биомех. характеристикам человека на основе учета:

– динамики изменений размеров тела при перемещении всего тела или его частей в пространстве (динамические разме­ры);

– диапазона движений в суставах;

– правил экономии движений.

При этом обеспечивается:

– оптимальная рабочая поза;

– оптимальные размеры рабочих зон;

– оптимальные для работающего человека размеры РМ и взаимное расположение его элементов, обеспечива­ющих опред. рабочую позу.

При непосредственном использовании антроп. дан­ных следует определить:

– контингент людей, для которых будет предназначено обо­рудование;

– выбрать антроп. признак (АП) (группу признаков), которые являются основой для определения размера обору­дования;

– установить, какой процент работающих должно удовлетво­рять проектируемое оборудование, и определить границы интервала, в которых учитывается при проектировании не­обходимый объем выборки;

– найти соответствующие границам интервала (границы обоз­начаются или в перцентилях или долях сигмы) минималь­ные и максимальные значения АП (по справочным данным или проведя спец. из­мерения);

– учесть соответствующую поправку на вид одежды и обувь.

Среди АП различают классические и эрг. размеры, среди эргономических – статические и динамические. Эргономическими называются размеры тела, ко­торые могут служить основой для определения размеров разл. объектов конструирования. Эти размеры по своей ориентации в пространстве наиболее соответствуют ориентации параметров проектируемого оборудования, они измеряются в разных положе­ниях и позах, условно имитирующих рабочие позы и положения.

Большинство эрг. размеров по своей структуре со­ставные, части этих размеров биологически неравнозначны, отно­сятся к разным анатомическим системам (кость, мышцы). Особен­но это относится к габаритным размерам и размерам, взятым в по­ложении «сидя». Различия между группами населения по эрг. размерам несколько меньше, чем по классическим, и характеризуются некоторыми особенностями.


Статические АП – это размеры те­ла, измеренные однократно в статическом положении испытуемо­го, сохраняющего при измерении одну и ту же позу и положение. Условность и постоянство позы обеспечивают идентичность


изме­рений. Статические АП делятся на раз­меры отд. частей тела и габаритные размеры. Их можно рекомендовать для установления размеров рабочего места или изделия (высота, ширина, глубина и. др.), уточнения этих разме­ров, определения диапазона регулировки регулируемых парамет­ров, разработки условий эрг. экспериментов, проведе­ния экспертизных работ.

Габаритные размеры – это наибольшие размеры тела в раз­ных его положениях и позах, ориентированные в разных плоско­стях. Они измеряются по наиболее удаленным друг от друга точ­кам. Габаритные размеры используются для определения мини­мальных размеров пространства, занимаемого человеком в разных положениях и позах, определения размеров проходов, люков, без­опасных промежутков и т.п.

Динамические АП – это размеры, изменяющие свою величину при перемещений части тела и всего тела в пространстве. Они характеризуются угловыми и линейными перемещениями. К ним относятся углы вращения в суставах и линейные изменения одного и того же размера (эффект движения тела) в виде максимального его увеличения или уменьшения при перемещении части тела в пространстве. Н-р, изменение длины руки при измерении досягаемости при перемещении руки вниз, в сторону, вперед, вверх. Динамические АП рекомендуется использовать для определения амплиту­ды рабочих движений и для определения размеров сенсомоторно­го поля.

При проектировании следует использовать в основном эрг. размеры. При пользовании антроп. дан­ными не допускается сложения простых классических размеров для получения эрг. размеров, т.к. размеры, полу­ченные путем сложения, на 5–10 см больше, чем размеры, из­меренные непосредственно.

При сравнении нац. групп, резко отличающихся по антроп. данным, например, литовцев, русских и ар­мян, наблюдаются значительные различия. Н-ер, различия в росте – 5–9 см. Если же сравнить нац. группы, близ­кие по антроп. данным, например, русских, белорусов и украинцев, различия между ними незначительны. Если объ­екты проектирования предназначены строго для какой-либо одной республики, то следует учитывать нац. антроп. данные населения этой республики. Если изделия промышлен­ного производства предназначены для населения СССР в целом, то следует использовать данные наиболее многочисленного насе­ления СССР – русских, украинцев, белорусов. Не следует сме­шивать антроп. данные наиболее удаленных нацио­нальностей, относящихся к разным этническим группам (н-р, населения Прибалтики и Средней Азии и т.п.).

Что касается возрастных различий, то имеется тенденция к увеличению всех продольных размеров тела у лиц молодого поколения, а поперечных, передне-задних и обхватных размеров – у лиц старшего возраста.

При проектировании оборудования следует знать, что наиболь­шие различия в размерах тела наблюдаются между мужчинами и женщинами внутри любой нац. группы (10–12 см. в длине тела), затем следуют нац. различия, а далее – возрастные и профессиональные.

Следует учитывать след. половые различия:

– продольные размеры тела мужчин в положении «стоя» на 7–12 см больше размеров женщин;

– продольные размеры тела мужчин в положении «сидя» на 3–6 см больше соответствующих размеров у женщин;

– поперечные, передне-задние и обхватные размеры верхней части тела мужчин на 1–3 см больше соответствующих размеров у женщин;

– размеры таза и бедер у женщин на 1–3 см больше, чем у мужчин.

Цифровые значения антроп. данных можно пред­ставлять в виде таблиц, соматограмм, номограмм, манекенов (плоских и объемных) и др. Наиболее распространенный способ представления – табличный. В таблицах, как правило, представ­ляются след. статистические параметры: средняя арифмети­ческая величина признака, среднее квадратическое отклонение (сигма), значения признака, соответствующие перцентилям –1-, 5-, 95-, 99-ому, коэффициент вариации.

Между средним квадратическим отклонением и частотой встре­чаемости признака имеется прямая связь, которая выражается возможностью определить процент людей или объем выборки, у которых величина АП укладывается в тот или иной интервал. Зная значения средней арифметической величины и среднего квадратического отклонения и используя стандартные таблицы площадей кривой нормального распределе­ния, можно найти значения того или иного признака, которые определяют границы заданного интервала, и, наоборот, но значе­ниям признака можно определить интервал, в котором они нахо­дятся.

Для определения границ интервалов, в которых учитывается объем (процент) населения, которому должно удовлетворять проектируемое оборудование, а также для определения минималь­ных и максимальных значений АП, следует пользоваться системой перцентилей, а не долей сигмы, что более наглядно.

Перцентиль – сотая доля объема измеренной совокупности людей, которой соответствует опред. значение АП. Площадь, ограниченная нормальной кривой, делится на 100 равных частей, или перцентилей. Каждый перцен­тиль имеет свой порядковый номер. Так, н-р, 5-ый перцен­тиль отсекает в левой части кривой нормального распределения 5% совокупности людей с наименьшими значениями признака. 50-ый перцентиль в нормальном распределении соответствует среднему арифметическому значению признака. 95-ый перцентиль отсекает в правой части нормальной кривой оставшиеся 5% сово­купности людей с наибольшими значениями признака.

Если необходимо учесть 75% выборки, то, чтобы получить пер­центили, ограничивающие этот объем, необходимо произвести след. расчет:


где р – перцентиль. В результате получили, что 75% используемой группы


населе­ния заключены в пределах 12,5–87,5 перцентилей, что соответст­вует интервалу М±1,15а.

Средние арифметические значения признака следует использо­вать в редких случаях ввиду того, что оборудование, созданное с учетом только средних размеров тела для большого количества людей, будет неудобным.

Конструкция оборудования должна обеспечивать легкость использования и удобство эксплуатации по меньшей мере для 90 % потребителей..

Определение границ интервалов, в которых учитывается нeoб­ходимый объем выборки, связано с ориентацией в пространстве параметров оборудования и функциональным назначением этих параметров.

Неизменяемые высотные размеры оборудования при работе на нем только мужчин или только женщин должны рассчитываться исходя из значения АП, соответствую­щего 95-ому перцентилю каждой половой группы, при работе мужчин и женщин – 95-ому перцентилю мужской группы.

Рациональная рабочая поза людей более низкого роста должна обеспечиваться путем регулирования изменяемых параметров РМ (рабочее сиденье, подставка для ног).

Неизменяемые размеры оборудования, связанные с вертикаль­ной досягаемостью в нижних зонах, рассчитываются исходя из значения АП, соответствующего 95-ому перцентилю каждой половой группы, если оборудование предназ­начено для работы только мужчин или только женщин; при работе на оборудовании мужчин и женщин – 95-ому перцентилю мужской группы.

Неизменяемые размеры вертикальных досягаемостей в верх­них зонах рассчитываются исходя из значения АП, соответствующего 5-ому перцентилю каждой половой группы, если оборудование предназначено для работы только мужчин или только женщин; при работе на оборудовании мужчин и женщин – 5-ому перцентилю мужской группы.

Неизменяемые размеры оборудования с ограничением их мак­симального значения, такие как зоны видимости, расстояния до индикаторов, контрольных точек, поручней, т.е. связанные с го­ризонтальной досягаемостью, размах движения органов управле­ния и т.п., которые влияют на качество работы оператора или ограничены размерами тела, должны выбираться, исходя из зна­чения 5-го перцентиля соответствующей группы населения. Иными словами, неизменяемые по ширине и глубине размеры оборудова­ния в том случае, когда на нем работают только мужчины или только женщины, должны рассчитываться, исходя из значения АП, соответствующего 5-ому перценти­лю каждой половой группы, при работе на оборудовании мужчин или женщин – 5-ому перцентилю мужской группы.

Размеры оборудования с ограничением их минимального значе­ния (не должны быть меньше), такие как проходы, подходы, люки, безопасные промежутки и т.п., которые обеспечивают прохожде­ние тела или его частей, должны соответствовать значению АП соответствующему 95-ому перцен­тилю соответствующей группы населения.

Нижние и верхние границы измеряемых параметров оборудо­вания при работе на нем только мужчин или только женщин должны рассчитываться, исходя из значений АП, соответствующих 5-ому и 95-ому перцентилю каждой половой группы. При работе на оборудовании мужчин и женщин – нижняя граница должна соответствовать: 5-ому перцентилю женской группы, верхняя – 95-ому перцентилю мужской группы.

Высотные размеры проектируемого оборудования должны со­ответствовать продольным размерам тела с учетом положения последнего. Не следует использовать размеры тела, взятые в по­ложении «стоя», при расчете РМ для работы сидя.

При расчете высотных размеров оборудования следует поль­зоваться антроп. данными молодого поколения (до 30 лет), а при расчете поперечных, глубинных размеров – данны­ми населения старшего возраста (30–40 лет).

Точность использования антроп. данных зависит от величины порогов мышечно-суставной чувствительности челове­ка и от эрг. значимости элемента оборудования. Вели­чина порогов мышечно-суставной чувствительности при различении линейных и угловых характеристик РМ свидетель­ствует о том, что человек легко (субъективно и объективно) раз­личает изменение высотных характеристик РМ (рабо­чая поверхность, сиденье, подставка для ног) на 8–40мм и соответственно угловых характеристик на 1°. Этими данными следует руководствоваться при определении допустимых отклоне­ний от оптимальных параметров РМ и округлении цифровых значений АП.

Все элементы РМ, которые имеют непосредственное соприкосновение с телом человека, должны по возможности точно соответствовать его антроп. данным (размеры си­денья, рабочей поверхности, подставки для ног, органов управле­ния и т.п.). Округление допускается до 1см. При расчете мини­мальных пространств, занимаемых телом человека в разных положениях и позах, могут быть допуски 2–3 см.

Рабочие сиденья (РС)

Приспособления, обеспечивающие поддержание рабочей позы для выполнения работы в положении «сидя», различны: кресла, стулья, табуреты разл. типов, откидные сиденья (стенные), сиденья-опоры. РС классифицируются по степени стабилизации рабочей позы, по набору элементов РС, по типу конструкции элементов сиденья, по степени подвижности, по сте­пени мягкости, по обеспечению виброгашения и т.п.

Выбор типа РС определяется конкретным харак­тером и условиями ТД человека. Различают РС для длительного и кратковременного пользо­вания.

РС для длительной работы в положении «сидя» должны включать обязательные элементы: сиденье и спинку для стульев; сиденье, спинку и подлокотники для кресел. Доп. элементами рабочих кресел могут быть подголовники. Под­ставки для ног рекомендуются для всех видов работ, связанных с длительным сохранением положения «сидя».

Конструкция РС, предназначенного для длитель­ной работы в положении «сидя», должна обеспечивать поддержа­ние осн. рабочей позы, не затруднять рабочих движений, смену позы и положения, обеспечивать условия для отдыха.

Осн. рабочая поза предусматривает такое положение кор­пуса, которое способствует проявлению ест. изгибов позвоночного столба (поясничного, грудного и шейного) и не вызывает значительного мышечного напряжения. При этом не рас­тягиваются мышцы и связки позвоночника, не расслабляются мышцы брюшного пресса и тазового дна, межпозвоночные хрящи не принимают асимметричную форму, не сдавливаются органы грудной клетки (сердце, легкие). Несоблюдение вышеперечислен­ных условий приводит к патологическим изменениям опорно-дви­гательного аппарата человека и др. нарушениям (остеохонд­роз, спондилез, радикулит, сутулость, опущение внутренних орга­нов, отвислость живота и др.).

При работе сидя величина углов в тазобедренных, коленных и голеностопных суставах должна быть не менее 90°. Оптималь­ные углы в суставах 98–103°.

Если трудовой процесс требует длительного поддержания жест­ко фиксированной рабочей позы без возможности ее смены (в промежутки времени не менее 30–40 мин), то рекомендуется полумягкое сиденье (кресло) с регулируемыми параметрами, уста­навливаемыми в соответствии с инд. антроп. данными работающего, профилированное (с двумя углами наклона), с высокой спинкой. Для снятия общего напряжения ре­комендуется в перерывах изменять позу и положение тела.

В тех случаях, когда имеются условия для произвольного изме­нения рабочей позы в пределах рабочей зоны, можно использовать плоское, горизонтальное или с наклоном назад (3–8°) сиденье с профилированной или непрофилированной обычной или пояс­ничной спинкой.

Независимо от проф. назначения имеется несколь­ко требований, общих для сидений длительного пользования.

1. Сиденье должно обеспечивать позу, способствующую умень­шению статической работы мышц.

2. Сиденье в целом и его элементы должны создавать условия для возможности изменения рабочей позы.

3. Конструкция сиденья не должна затруднять деятельности сердечно-сосудистой, дыхательной и пищеварительной сис­темы; она не должна вызывать болезненных ощущений, возникающих в результате давления элементов сиденья на тело человека.

4. Глубина сиденья не должна быть чрезмерно большой.

5. Передний край сиденья должен быть закруглен.

6. Свободное перемещение сиденья относительно рабочей поверхности, в случае обширной рабочей зоны – вращение сиденья.

7. Наличие ряда регулируемых параметров (высота сиденья, угол наклона спинки, высота спинки).

8. В конструкции сидений должны быть учтены требования безопасности, общие и частные.

9. В большинстве видов производства, за исключением тех, где существуют специфические технологические ограничения, желательно использовать полумягкую обивку РС. Материал обивки должен быть нескользящим, влаго-отталкивающим, неэлектризующимся, воздухопроницаемым.

В оптимальном варианте конструкции РС долж­ны регулироваться высота поверхности сиденья, угол наклона спинки, расстояние от спинки до переднего края сиденья. При необходимости должны регулироваться также след. пара­метры: высота спинки, высота подлокотников, высота подголов­ников. Диапазон регулировки параметров устанавливается в пре­делах 5% для женщин и 95% для мужчин.

Существует опред. зависимость в высотных размерах РС и рабочей поверхности. Высота рабочей поверх­ности (для работы сидя) не имеет прямой связи с ростом рабо­тающего, а связана непосредственно с высотой сиденья. Кроме того, расстояние между рабочей поверхностью и плоскостью си­денья также не связано с ростом человека и мало варьирует: 280–300 мм – при наклонном корпусе, 350 мм – при выпрямленном. Для кратковременного пользования (5–10 мин) рекоменду­ется использовать жесткие стулья и различного типа табуреты. Жесткие стулья рекомендуются с плоским горизонтальным си­деньем и профилированной спинкой. Табуреты различаются по форме сидений (круглые, квадратные), по высоте (высокие, сред­ние, низкие), по количеству опор (четыре, три опоры). Кроме того, могут быть использованы сиденья-опоры, представляющие собой высокие табуреты с уменьшенной горизонтальной поверхностью. Они используются в тех случаях, когда работающий не имеет воз­можности присесть «а короткое время, но может опереться на вы­сокое сиденье-опору, снизив тем самым напряжение мышц. Кресло человека-оператора стационарных и подвижных объек­тов должно включать след. осн. элементы: сиденье, спинку и подлокотники. Регулироваться должны высота поверх­ности сиденья и угол наклона спинки, а при необходимости – высота спинки и подлокотников, угол наклона подлокотников, вы­сота подголовника и подставки для ног, угол наклона подставки для ног. При этом должна обеспечиваться надежная фиксация элементов кресла в заданном положении. Подвижность кресла относительно пола или др. поверхности, на которой оно уста­новлено, может не ограничиваться. Однако в тех случаях, когда это необходимо, кресло должно быть фиксировано. Конструкция кресла должна способствовать ослаблению вибрационных и удар­ных воздействий. Конструкционные и отделочные материалы крес­ла должны быть прочными, огнестойкими, нетоксичными, обеспе­чивающими в необходимых случаях возможность эксплуатации в разл. климатических условиях. Покрытия сиденья, спинки, подлокотников и подголовника должны изготовляться из умягчен­ного, влагоотталкивающего, неэлектризующегося, воздухопрони­цаемого материала.

 

 

Оптимизация средств и систем отображения информации (ОИ)

§1. Деятельность оператора с информационными моделями (ИМ)

Развитие промышленности XX столетия все в большей и большей степени характеризуется механизацией и автоматизацией произ­водственных процессов. В ряде случаев это приводит к тому, что во многих видах Д не так легко конкретно указать и определить предмет труда и его результат. Дело в том, что сред­ства ТД начинают занимать в сознании рабо­тающего место ее предмета, а сам предмет как бы «дематериали­зуется». Этот процесс дематериализации происходил постепенно. Существовало и существует большое число ситуаций, когда тре­буемая точность непосредственного наблюдения и оценки превос­ходит разрешающую способность органов чувств человека. Для повышения точности непосредственного наблюдения стали исполь­зовать разл. датчики, информация (И) от которых поступает в аналоговой или цифровой форме. Эта И частично дуб­лирует непосредственное восприятие предмета труда или рабочего процесса. Приборная И предъявляется в более удобной для восприятия форме. Использование таких двойных источников И – это начало «раздвоения» предмета ТД. Человек начинает иметь дело не только, а в некото­рых случаях и не столько с непосредственно наблюдаемыми, сколько с инструментально измеренными свойствами предмета тру­да. Такие ситуации типичны для многих транспортных профессий, для профессий металлургов, инструментальщиков и др. По мере того как человек все больше удалялся от предмета труда в силу невозможности или опасности его непосредственного наблюдения, все шире стали использовать разнообразные средства дистанцион­ного, контроля и управления, спец. средства ОИ. Последние предназначены для предъявления челове­ку данных, характеризующих объекты управления или его пара­метры, ход технологического процесса, наличие энергетических ресурсов, состояние средств автоматизации, каналов связи и пр. Эти данные предъявляются человеку в количественной, качественной, в т.ч. и картинной форме.

Внедрение систем дистанционного контроля и управления привело к тому, что средства ОИ стали использовать в качестве единственного источника И об управляемом объекте, рабочем процессе и о состоянии самой си­стемы дистанционного управления или СЧМ. Операторы таких систем действуют не с реальными объекта­ми, а с их заместителями или имитирующими их образами, т.е. с ИМ реальных объектов. Последние, бу­дучи средствами ТД операторов, нередко ста­новятся и ее предметом.

ИМ есть организованная в соответствии с опред. системой правил совокупность И о со­стоянии и функционировании объекта управления и внешней сре­ды. Она является для оператора своеобразным имитатором, отра­жающим все существенно важные для управления свойства реаль­ных объектов, т.е. тем источником И, на основе кото­рого он формирует образ реальной обстановки, производит анализ и оценку сложившейся ситуации, планирует управляющие воздействия, принимает решения, обеспечивающие правильную ра­боту системы и выполнение возложенных на нее задач, а также наблюдает и оценивает результаты их реализации.

В философско-методологической литературе под моделью по­нимается функциональный гомоморфный перенос (отображение) части внешнего мира на систему понятий (изображений, визуали­зированных картин, символов, знаков и т.п.). Это отображение не является взаимно-однозначным, т.е. изоморфным, однако оно сохраняет связи, которые существуют между элементами внешнего мира. Последнее свойство позволяет модели быть не только описа­тельной, но и предсказательной. В соответствии с таким опреде­лением существенными компонентами модели являются: 1. Поня­тия (термины, знаки, символы). 2. Постулаты (аксиомы или зако­ны). 3. Правила трансформации (правила вычисления). 4. Прави­ла соответствия, отображения, которые позволяют сравнивать результаты вычислений с экспер. или практич. результатами. Приведенные четыре общих положения могут ха­рактеризовать модели-теории, а также очень простые модели. Распространены также и операционные определения модели. Си­стема является моделью, если она способна отвечать на вопросы о внешнем мире. Важным достоинством операционного определе­ния является то, что оно включает в себя не только модели-теории, но и кибернетические системы, реализованные с помощью ЭВМ. В соответствии с общепринятым положением о том, что слиш­ком абстрактная модель бесплодна, а слишком детальная вводит в заблуждение, объем И, включенной в модель, и пра­вила ее организации должны соответствовать задачам и способам управления. Физически ИМ реализуется с по­мощью разнообразных средств отображения И.

Наиболее существенной особенностью ДЧ с ИМ является необходимость соотнесения сведений, получаемых посредством приборов, экранов, мнемосхем, табло и т.п., как между собой, так и с реальными управляемыми объектами. На процедурах соотнесения этих сведений строится вся ДО. Отсюда понятно, что построение адекватной ИМ является одной из важней­ших задач конструирования системы управления в целом.

В работе по созданию ИМ, предшествую­щей выбору тех. средств ее реализации, т.е. средств ото­бражения И, необходимо руководствоваться след. ЭТ:

– по содержанию: ИМ должны адекватно отображать объекты управления, рабочие процессы, окружаю­щую среду и состояние самой системы управления;

– по количеству информации: ИМ должны обеспечивать оптимальный информац. баланс и не при­водить к таким нежелательным явлениям, как дефицит или излишек И;

– по форме и композиции: ИМ должны со­ответствовать задачам трудового процесса и возможностям человека по приему, анализу, оценке И и осущест­влению управляющих воздействий.

Всесторонний учет этих требований в процессе проектирования обеспечивает необходимую оперативность и точность ТД человека и, в частности, эффективное выполнение функций СЧМ.

ИМ современных СЧМ в большинстве случаев адекватно отражают объекты управления и состояние системы управления. Тем не менее работа оператора с ними часто не удовлетворяет требованиям оперативности и точности.

Опыт показывает, что операторы часто сталкиваются с трудно­стями, которые являются результатом того, что конструктор исхо­дит из неправильных или неполных представлений о возможно­стях человека по приему и переработке И. С этим свя­заны такие просчеты, как неудачный выбор системы кодирования, предъявление слишком больших объемов И или слиш­ком быстрая ее смена, не говоря уже об игнорировании элемен­тарных психофизиологических требований. Гл. причина этого в том, что в основу ИМ нередко кладется система взаимосвязей реального объекта, не учитывающая специ­фических особенностей психол. структуры работы чело­века с этим объектом.

Предметное содержание ДО весьма много­образно. Это разнообразие отражено в классификации автомати­зированных систем управления (АСУ). К нему следует лишь добавить саму систему управления и ее элементы, которые высту­пают в качестве особого предметного содержания ДО, занятых функциональным контролем и обслуживанием средств автоматизации. В описание предметного содержания объектов управления обязательно должны входить пространствен­но-временные и динамические параметры их существования, функ­ционирования и взаимодействия.

Кстати, для того чтобы проиллюстрировать многообразие пред­метного содержания ДО, следует напомнить, что в качестве такового выступает и его собственное функциональ­ное состояние. Это типично для проводимых космонавтами медико-биологических, психологических и эрг. исследований. Анализ предметного содержания Д является исход­ным и необходимым условием решения любых эрг. за­дач. Детальная характеристика предметного содержания Д особенно необходима на стадиях разработки ИМ и для обучения операторов.

Характеристика психол. содержания ДО была дана в работах Д.Ю. Панова и В.П. Зинченко, после чего многократно воспроизводилась, детализирова­лась, уточнялась применительно к разл. видам операторской Д. Здесь нужно подчеркнуть, что Э и инже­нерная психология изучают и проектируют именно Д с информац. (и исполнительными) моделями. В инженер­ной психологии нередко употребляется термин «взаимодействие человека со средствами автоматизации». Этот термин, однако, не позволяет зафиксировать специфику чел. Д. Средства автоматизации, как известно, могут взаимодействовать друг с другом и без помощи человека. Об этом можно было бы и не говорить, если бы термины «информац. взаимодействие», «информац. обмен» и т.п. не задавали неверную методоло­гическую ориентацию эрг. и инженерно-психологиче­ским исследованиям.

Понятие Д применимо и в тех случаях, когда речь идет о диалоге человека и машины. Во всяком диалоге имеется ведущий партнер. В диалоговых взаимоотношениях человека и машины в автоматизированных системах управления меняется лишь то, что оператор имеет значительно большую свободу опе­рирования с ИМ по сравнению с первыми-поколениями АСУ. Видимо, в перспективе операторы в известных пределах сами будут определять содержание и форму ИМ, обращаясь к информац. обеспечению АСУ.

Узловая проблематика психол. анализа ДО связана с содержанием, формой постоянных и опера­тивных образно-концептуальных моделей (ОКМ) реальной и прогнозируемой обстановки, самой системы управления, потен­циальных и актуальных проблемных ситуаций. ОКМ также включает в себя систему оценок и ценностей, оперативные способности, общее представление о времени и пространстве и опред. способ взаимодействия индивида с внешним миром. Проблема внутренних моделей окружения возникла в философии и общей психологии до инженерно-психологических исследований. Эти мо­дели назывались также собственными, концептуальными. (В ка­честве курьеза можно упомянуть также об употреблении равно­значных по смыслу, но неадекватных по форме терминов «мозго­вая» и «психическая модель».)

В контексте инженерно-психологических исследований пробле­ма внутренних и концептуальных моделей была выдвинута в Англии в 1943 г., но затем она долго не могла получить соот­ветствующей разработки. Интерес к этой проблематике возродил­ся в последние годы в связи с приходом на смену необихевиоризму и информац. подходу когнитивной психологии. В нашей литературе проблеме формирования и функционирования ОКМ посвящено большое число экспер. психол. исследований. Это связано с осн. ориентацией советской Э и инженерной психологии на формирование у оператора системы разумных действий, а не цепей реакции. Хотя к ДЧ в АСУ предъявляются требования в отношении скорости, своевременности, оперативности, это не означает, что у человека надо вырабатывать реактивные, импульсивные формы поведения. Подчеркивание значения ОКМ в ДО – это подчеркивание разумного, сознательного характера его Д.

Сложность рационального определения (и проектирования) ДО состоит в том, что его включают в систему управления для выполнения таких функций, применительно к ко­торым часто невозможно выработать четкие и однозначные инструкции и правила. При этом оператору поручаются выполне­ние или контроль наиболее важных и ответственных функций в системе. От оператора требуются разумные действия в непред­виденных обстоятельствах, зачастую в условиях недостаточной, а порой и недостоверной И. Работа оператора, как и системы управления в целом, протекает в реальном масштабе вре­мени, что налагает особые требования к ее скорости и точности. Проблемы оптимизации и проектирования ДО с ИМ, разработка требований к ИМ, пути формирования постоянных и опе­ративных ОКМ ситуации уже длитель­ное время находятся в центре внимания специалистов области Э, инженерной психологии, техники ОИ. В то же время конкретное содержание этой проблематики претерпело за последние пятнадцать лет существенные изменения. Отступили на второй план исследования скорости перц. процессов, в частности информац. поиска. Значительное усовершенствование качества предъявления И привело к уменьшению числа исследований, посвященных однозначности восприятия знаковой и буквенно-цифровой И. Достигну­та значительно большая ясность в понимании оперативно-техниче­ской стороны перцептивных и опознавательных процессов. Однако все это не уменьшило актуальности исследования путей построе­ния информационных и формирования концептуальных моделей. Корни этой проблематики касаются самого существа ДО автоматизированных систем управления. В этом типе Д выступает, может быть, значительно более рельеф­но, чем в других, известная диспропорция между бедностью ото­бражения и богатством, сложностью и многослойностью отобра­женной реальности, которую человек должен реконструировать, анализировать и применять в соответствии с принятым решением. И несмотря на быстрое развитие техники отображения, эта дис­пропорция сохраняется (если не увеличивается по мере роста мас­штабов и сложности АСУ). Сохранение этой диспропорции приво­дит к изменению проблематики изучения перцептивных и мысли­тельных процессов.

Поскольку оператор все больше имеет дело с недостаточно чет­ко опред. пространством возможных задач, нередко бывает так, что он должен извлекать, вычерпывать из ИМ и соответственно реконструировать самое разл. пред­метное содержание, разл. слои реальности. Эти слои могут быть внешними, характеризующими, н-р, простр. расположение объектов или их единичные свойства; они могут характеризовать общие функциональные свойства групп объектов или функциональные (а не только пространственно-временные) отношения между разл. объектами; наконец, возможны ситуации, требующие оперирования не с самими объектами, а с системами более или менее взаимосвязанных категориальных свойств и качеств этих объектов.

Учет указанных обстоятельств, в которых протекает реальная ДО, требует более интенсивного, чем прежде, изучения мотивационных, целевых, в широком смысле, личностных аспектов перцептивной и мыслительной Д.

Немалый научный и практич. интерес представляют по­следовательность и возможная глубина проникновения оператора в ситуацию, в ее невидимые непосредственно пласты, в ее смысл и значение. Здесь важна и такая характеристика, как время про­никновения в эти пласты, время построения ОКМ, которая по необходимости является частичной, в известном смысле односторонней. Важным является и время дополнения модели или время ее смены. Но, пожалуй, наиболее существенным является определение направленности на то или иное предметное содержание. При этом последняя определяется как задачами субъекта, так и самим предметным содержанием и, разумеется, способами его извлечения и трансформации в значе­ние. Сочетание, этих обстоятельств приводит к эволюции (или к смене) ОКМ, т.е. к эволюции когнитивных продуктов Д, к смене образа ситуации, к полаганию новых целей. Есте­ственно, что ведущим в этом сочетании является реальный объект, его реальное предметное содержание, детерминирующее действие субъекта. Вместе с тем нельзя недооценивать и возможного (а может быть и обязательного) эффекта «вчитывания» в объект априорного опыта и знаний субъекта. Последнее требует особен­но внимательного отношения к инд. различиям между людьми, к возможному предпочтению ими тех или иных слоев реальности.

Сказанное относительно предметного содержания ДО подтверждает тезис о его «дематериализации». Этот тезис следует понимать в том смысле, что у оператора в каждый данный момент его Д нет априорного представления о ее конкретном предметном содержании. Он должен извлекать его из избыточной ИМ, строить образ этого предметного содержания и в зависимости от этого образа ставить и достигать конкретные цели.

Именно поэтому ДО нередко называют творческой и именно поэтому так сложна оценка эффективности ДО СЧМ, равно как и решение насущных задач оптимизации и проектирования ДО.

Опыт разработки и эксплуатации ИМ, а также спец. анализ ДО с ними по­зволяют сформулировать ряд важнейших характеристик ИМ.

1. В ИМ представлены лишь те свойства, отношения, связи управляемых объектов, которые существенны, имеют опред. функциональное значение, т.е. «участвуют в игре». В этом смысле модель воспроизводит действительность в упрощенной форме и всегда является некоторой идеализацией действительности. Степень и характер упрощения и идеализации могут быть определены на основе анализа задач СЧМ в целом и анализа задач операторов СЧМ.

2. Модель должна быть наглядной, т.е. оператор должен иметь возможность воспринимать сведения быстро и без кропотливого анализа. Только при этих условиях ему не потребуется много вре­мени на информац. подготовку решения, включающую ста­дии формирования ОКМ и формирования в необходимых случаях модели проблемной ситуации. ИМ может быть наглядной в разных смыслах. Она может давать, н-р, наглядное представление о простр. расположении объектов, т.е. быть в какой-то мере геометрически подобной их действительному расположению. В этом случае оператор будет иметь наглядное представление о таких свойствах управляемых объектов, как расстояние между ними, их принадлежность к ка­кой-либо территориальной группе и т.п. Если для оператора су­щественны иные признаки, то необходимо сделать наглядными др. свойства управляемых объектов, н-р их принадлеж­ность к одному и тому же типу или состоянию. При функциониро­вании системы возможны периоды, когда необходимо наглядное представление одних свойств управляемых объектов и периоды, когда нужно учитывать другие их свойства.

Наглядность ИМ не всегда легко дости­жима, т.к. нередки случаи, когда объекты управления, их свойства и взаимодействия сами по себе не обладают наглядными признаками. В этих случаях приходится решать задачи, близкие к тому, что в методологии науки определяется как визуализация понятий.

3. Одним из важнейших средств достижения легкой восприни­маемости, или «читаемости», ИМ является правильная организация ее структуры. Это означает, что в ИМ должны быть представлены не коллекция или набор сведений, так или иначе упорядоченных, а они должны находиться в определенном и очевидном взаимодействии.

При «хорошей» структуре или гештальте ИМ оператор выполняет ординарные функции, нарушения «хорошей» структуры свидетельствуют о возникновении отклоне­ний от нормального режима функционирования, требующих экст­ренного вмешательства оператора. Хорошая структура обеспечи­вает быстрое и правильное восприятие ситуации в целом. Отклоне­ния от нее воспринимаются оператором как потенциально проб­лемные, конфликтные и заставляют его производить детальный анализ ситуации с целью обнаружения источника конфликта и поиска путей его устранения. Одним из средств достижения хоро­шей структуры является правильная компоновка ИМ. В этом смысле разработка ИМ пред­ставляет собой задачу, в какой-то степени эквивалентную задаче хорошей компоновки картины. Так же как и хорошо скомпонован­ная картина, ИМ может помочь восприятию ситуации в целом, если она не будет перегружена деталями, на­рушающими целостное восприятие. Важной задачей художника является отбор того существенного и типичного, что позволяет ему с максимальной эффективностью довести до зрителя свою идею. Точно так же и при создании ИМ чрезвычай­но существен отбор функционально значимых сведений и инфор­мативных данных, которые должны быть предъявлены оператору. Сказанное в равной степени относится и к отображению конфликт­ных ситуаций, осознание которых облегчается при столкновении противоречивых образов, тенденций, свойств и т.п.

4. Восприятие ситуации как проблемной облегчается, если в ИМ предусмотрено:

– отображение конкретных изменений свойств элементов си­туации, которые происходят при их взаимодействии. В этих случаях изменения свойств отд. элементов восприни­маются не изолированно, а в контексте ситуации в целом. Более того, изменение свойств одного элемента воспринима­ется как симптом изменения ситуации в целом, что прово­цирует поиск и распознавание оператором того или иного симптомокомплекса;

– отображение динамических отношений управляемых объек­тов. При этом связи и взаимодействия ИМ должны отображаться в развитии. Допустимо и по­лезно даже утрирование или усиленное отображение тенден­ций развития элементов ситуации, их связей или ситуации в целом;

– отображение конфликтных отношений, в которые вступают элементы ситуации.

5. И об объектах управления предъявляется опера­тору не в натуральном, а в закодированном виде. При этом ста­новится особенно важной проблема создания особого языка, по­пятного человеку и одновременно могущего быть использованным машиной, проблема согласования «входов» и «выходов» человека и машины.

При построении ИМ необходимо найти наиболее эффективный код, т.е. ту систему символов (которую мы будем называть «алфавитом» рассматриваемого кода), с по­мощью которой предъявляются сведения об управляемых объек­тах. Выбор системы кодирования тесно связан с возмож­ностью быстрого осмысливания предъявляемой оператору И.

6. Объем И того или иного рода, который может быть хорошо усвоен оператором, не может быть задан ему про­извольно. Он должен быть определен для данных условий работы или уже на основе имеющихся количественных оценок работы оператора, или при помощи спец. эксперимента. Если этот объем И определен, то в совокупности с избранной системой кодирования он помогает составить представление о сте­пени сложности ИМ, которая допустима в данных условиях.

Степень сложности ИМ обусловлена гл. образом требованиями оперативности.

Данная выше характеристика свойств ИМ не претендует на полноту. Перечисленные свойства ИМ могут учитываться в процессе конкретного про­ектирования не в одинаковой степени, а в зависимости от доми­нирующей функции оператора (обнаружение, поиск, решение задач, исполнение и т.д.).

Сказанное выше о свойствах ИМ в рав­ной степени относится к случаям, когда все осн. характери­стики моделей определяются на этапах проектирования СЧМ и когда операторы имеют значительно большую свободу в опериро­вании данными, хранящимися в памяти ЭВМ, и сами участвуют в построении ИМ. Т.о., при построении ИМ для системы управления необходимо учитывать очень многое. Конеч­но, сейчас еще нельзя указать все те требования, которые долж­ны быть учтены при проектировании и построении ИМ. Однако уже сейчас можно предложить след. порядок работы по ее построению:

1) определение задач системы и очередности их решения;

2) определение источников И, методов решения за­дач, времени на их решение, а также требуемой точности;

3) составление перечня типов объектов управления, определе­ние их количества и др. параметров работы системы, которые необходимо учитывать при решении задач;

4) составление перечня признаков объектов управления разных типов, учет которых необходим при решении задач;

5) распределение объектов и признаков по степени важности; выбор критичных объектов и признаков, учет которых не­обходим в первую очередь;

6) распределение функций между автоматикой и операторами, в частности, определение:

– числа уровней управления и степени сложности каждого из них т.о., чтобы не была превышена пропускная способность операторов на каждом уровне;

– типов ИМ на каждом уровне;

– автоматич. оборудования, необходимого при намечен­ной структуре системы.

Первые этапы процесса проектирования системы в ряде слу­чаев должны быть проделаны несколько раз с целью последова­тельного приближения к оптимальному варианту, учитывающему экономику построения системы.

Когда пройдены первые этапы работы по проектированию си­стемы, можно перейти к следующим:

7) выбор системы кодирования объектов управления, их со­стояний и признаков для ИМ разл. уровней управления, оптимальной с точки зрения функ­циональных возможностей операторов, работающих в си­стеме;

8) разработка общей композиции ИМ, обеспечивающей преимущественное выделение наиболее важных объектов и критических для работы системы состоя­ний и признаков;

9) определение системы исполнительных действий операторов, которые необходимо осуществлять в процессе решения и после него (запрос И, передача сообщений, рас­поряжений и т.п.);

10) создание макета, моделирующего игровую ситуацию, и проверка на нем степени эффективности избранных вариан­тов ИМ и систем кодирования И. Критерием эффективности при работе на макете служат время и точность работы оператора, которые долж­ны соответствовать условиям успешной работы системы в целом;

11) изменение по результатам экспериментов композиции ИМ и систем кодирования и проверка эффективности каждого нового варианта на макете;

12) определение на макете требуемой степени подготовки опе­раторов, способов обучения и оптимального режима рабо­ты операторов в системе управления в соответствии с тре­бованиями к скорости и точности работы операторов;

13) составление инструкций по работе операторов в игровой системе управления.

После выбора и проверки оптимального варианта ИМ и системы кодирования И можно начинать работу по инженерному проектированию средств отображения, позволяющих предъявлять оператору И в требуемой форме. Это же относится и к информационно-логическим маши­нам, для которых необходимо составить алгоритмы обработки И, приведения ее к виду, обеспечивающему восприятие на высоком оперативном уровне.

На всех этапах работы над конструированием ИМ должны совместно работать специалисты ряда обла­стей, связанных с созданием систем управления: системотехники, специалисты по исследованию операций, математики и раз­работчики средств отображения, инженерные психологи, эргоно­мисты.

Предложенный выше порядок намечен лишь в общей форме. Он может меняться в связи со спецификой тех или иных систем управления или в связи с различием функций операторов в одной системе управления. Многое, о чем здесь идет речь, интуитивно учитывается при создании систем управления, но, как правило, далеко не достаточно.

 







Дата добавления: 2015-10-19; просмотров: 1228. Нарушение авторских прав; Мы поможем в написании вашей работы!



Композиция из абстрактных геометрических фигур Данная композиция состоит из линий, штриховки, абстрактных геометрических форм...

Важнейшие способы обработки и анализа рядов динамики Не во всех случаях эмпирические данные рядов динамики позволяют определить тенденцию изменения явления во времени...

ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ МЕХАНИКА Статика является частью теоретической механики, изучающей условия, при ко­торых тело находится под действием заданной системы сил...

Теория усилителей. Схема Основная масса современных аналоговых и аналого-цифровых электронных устройств выполняется на специализированных микросхемах...

Медицинская документация родильного дома Учетные формы родильного дома № 111/у Индивидуальная карта беременной и родильницы № 113/у Обменная карта родильного дома...

Основные разделы работы участкового врача-педиатра Ведущей фигурой в организации внебольничной помощи детям является участковый врач-педиатр детской городской поликлиники...

Ученые, внесшие большой вклад в развитие науки биологии Краткая история развития биологии. Чарльз Дарвин (1809 -1882)- основной труд « О происхождении видов путем естественного отбора или Сохранение благоприятствующих пород в борьбе за жизнь»...

Билет №7 (1 вопрос) Язык как средство общения и форма существования национальной культуры. Русский литературный язык как нормированная и обработанная форма общенародного языка Важнейшая функция языка - коммуникативная функция, т.е. функция общения Язык представлен в двух своих разновидностях...

Патристика и схоластика как этап в средневековой философии Основной задачей теологии является толкование Священного писания, доказательство существования Бога и формулировка догматов Церкви...

Основные симптомы при заболеваниях органов кровообращения При болезнях органов кровообращения больные могут предъявлять различные жалобы: боли в области сердца и за грудиной, одышка, сердцебиение, перебои в сердце, удушье, отеки, цианоз головная боль, увеличение печени, слабость...

Studopedia.info - Студопедия - 2014-2024 год . (0.015 сек.) русская версия | украинская версия