ЕРГОНОМИЧНА ХАРАКТЕРИСТИКА НА МАШИНАТАelse.uctm.edu/subjects/c283/download/lectures_l_454_bg.pdf · НА МАШИНАТА Ергономичната

"Èíæåíåðíà ïñèõîëîãèÿ è åðãîíîìèÿ", Ä. Êàðàìàíñêà

ЕРГОНОМИЧНА ХАРАКТЕРИСТИКА НА МАШИНАТА

Ергономичната характеристика на Машината включва разглеждане на:

Машината като специфична конфигурация от средства за представяне на информация и органи за управление;

работното място, определено чрез работна поза, работни и зрителни зони и функционалните компоненти: работен плот/ маса или пулт за управление, стол, подложка за крака.

3.1. СРЕДСТВА ЗА ПРЕДСТАВЯНЕ НА ИНФОРМАЦИЯ Чрез средствата за представяне на информация (СПИ или индикатори) човекът-оператор получава информация за състоянието на обекта за управление. Конкретните типове СПИ, техният брой и начините за взаимното им разположение се избират, като се отчитат особеностите на работа на анализаторите (преди всичко зрителния), закономерностите по формиране на информационния модел за обекта на управление, функциите на човека-оператор в СЧМС, последователността и степента на важност на изпълняваните операции, изискваната скорост и точност на работа [3].

3.1.1. Класификация. Изисквания към информационния модел Класификация Според типа на ангажирания анализатор индикаторите са: зрителни, слухови, тактилни. Задачата на индикаторите е направят постъпващата към човека информация осезаема зрително, слухово или чрез допир (тактилно). При зрителните индикатори представянето става чрез движение на стрелка, дължина на стълб, чрез цифри, или сравняване на видими величини. При звуковите индикатори информацията се предава чрез височина на тона или сила на звука. При тактилните индикатори информацията се представя чрез трептения на индикатора (честотни или амплитудни) или чрез промяната на положението им [14].

По функционален признак индикаторите са целеви и ситуационни. Целевите представят целта на управление (“крайната точка”, която трябва да бъде достигната) и дават сведения за необходимите действия като команди: “стоп”, “излезте”, “включете/ изключете.....”, “намалете/увеличете...” (напр. налягане, температура).

Ситуационните дават информация за хода на технологичния процес. Пример за това са датчиците за температура, манометри за налягане в технологични инсталации, оборотомер на двигателя и др. [4]. Според типа на използваната информацията индикаторите са за контролно качествено и количествено отчитане [6].


За контролно (проверочно) отчитане. С тяхна помощ човекът- оператор решава задачи от типа “да – не”; работи ли машината или не; в норма ли са дадени параметри или не и др. За качествено отчитане – дават информация за насоката на изменение на управлявания параметър. Например нараства или пада, ако се отклонява – в каква посока и т.н. За количествено отчитане – представят числова информация за определени контролирани параметри. Това са болшинството от индикатори. По формата на сигнала индикаторите са: абстрактни и изобразителни. Абстрактни – сигналите са абстрактни символи (букви, цифри, геометрични фигури), изобразяващи в закодиран вид състоянието на обекта. Изборът на символите се определя от съображения за обезпечаване на оптимална ефективност на кодирането. Изобразителни (анимирани – свойствата на сигнала са близки до свойствата на обекта) – предаването на сигналите става чрез изображения със съответната степен на схематизация, детайлизация на определен брой свойства и характеристики на управлявания обект.

По степен на комплексност средствата за представяне на информация са: интегрални и детайлни. Интегралните - предават на оператора информация в обобщен вид, за да се съкрати времето за нейното отделяне, търсене и синтезиране. Като пример за интегрален модел на технологичен процес може да се посочи графиката, чертана в реално време и в гранично допустимите зони за отклонение. По разположението на работната точка спрямо границата в зоната операторът може да определи момента на намесата си в протичане на процеса, като се отчитат конкретни детайлизирани индикатори за изработване на необходимите управляващи въздействия [7].

Изисквания към информационния модел Средствата за представяне на информация са техническата основа за построяване на информационен модел на процеса за управление, на базата на който човекът-оператор извършва своята дейност. За да бъде ефективна дейността, информационният модел трябва да отговаря на три важни изисквания: (1) по съдържание – да отразява адекватно управлявания обект и обкръжаващата среда; (2) по количество – да обезпечава оптимален информационен баланс и да не предизвиква нито дефицит, нито претоварване с информация; (3) по форма и композиция информационният модел да съответства както на задачите на човека-оператор по управлението на системата, така и на неговите психофизиологични възможности за приемане и преработка на информацията [3].

По съдържание – индикаторите трябва да отразяват адекватно характеристиките на управлявания обект и обкръжаващата среда. Например за представяне на бинарно състояние (работи – не работи; включено – изключено), а и за разпознаване на обекти, за предупреждения и предпазване е добре да се използват индикатори с достатъчна яркост, рязкост на изображението и надеждност на работа, като газоразрядни прибори. За изобразяване на съобщения, словесни инструкции, последователност на операции е добре да се използват видеостени, монитори, оптични табла, екрани с различни транспаранти или електролуминесцентни индикатори. За изобразяване на количествени показатели са необходими устройства, точно предаващи промяната на броячите, особено при една цифра. В тези случаи се използват цифрови индикатори: вакуумни, газоразрядни, електро-луминесцентни. За анализ на работата на технологично оборудване се препоръчва използване на електронно-лъчева тръба, тъй като с нея могат да се показват връзките между много параметри. С помощта на изброените прибори се създават разнообразни


средства за представяне на информация, които могат да се изготвят във вид на екрани, мнемосхеми, приборни панели. По количество – средствата за представяне на информация и информационният модел трябва да обезпечават оптимален информационен баланс и да не предизвикват нито дефицит, нито претоварване с информация, т.е. да има съответствие между скоростта на подаваната информация с пропускателната способност на оператора. За намаляване на претоварването е необходимо [14]:

– подаването на информацията към човека-оператор да става с известно изпреварване по отношение началото на изпълнението;

– съкращаване на потока информация до необходимия минимум; – предвиждане на възможност за филтрация на информацията, което позволява на

оператора да подбира данните, съответстващи на неговите възможности и на условията на работа;

– разработване на рационална схема на дейността на човека-оператор; – осигуряване на оптимално време за вземане на решение от оператора (в

границите на общото време за изпълнение на дейността); – продължително съхраняване на информацията от индикаторите по желание на

човека-оператор. Непълното натоварване на човека-оператор предизвиква отслабване на вниманието, което води до загуба на ритъма и до грешки. Затова е необходимо:

– минимално време за поява на информацията т.е. за формиране на изображението;

– достатъчна интензивност на потока от информация (при поток 1-10 сигнала за час се забелязва значително намаляване на вниманието);

– обезпечаване на мерки за “забелязване” на новата информация (чрез мигане, яркост, сила);

– ограничаване площта за разположение на информацията;

– възможност за самоконтрол на човека-оператор относно правилността на действията му.

Количествената оценка на потока информация при проектиране на средствата за представяне на информация се прави с помощта на математическите методи на теорията за масовото обслужване и теория на информацията [21]. По форма и композиция информационният модел трябва да съответства на задачите на човека-оператор в СЧМС и на неговите психофизиологични възможности за приемане и преработка на информацията [8, 23].

При построяване на информационния модел е важно да се съблюдава последователността за организация на вниманието: разположението на елементите от модела да съответстват на най-вероятната последователност на изменение на състоянието на управляваните обекти. Необходимо е да се търси максимално разтоварване на оперативната памет чрез:

– използване на код, максимално асоцииран с жизнения опит на човека. Например: червеният цвят означава обикновено опасност, забрана;


– обезпечаване на максимално съответствие на информационния модел с реалните обекти и процеси, съгласувано с динамиката на доминиращите оперативни образи.

– обезпечаване на съвместимост между индикатори и органи за управление; – инструкция на работното място направена като алгоритъм с графично-символен

вид; – възможност за “подсказване” на оператора (особено в аварийни ситуации) на

необходимите действия; – съблюдаване на изискването възприеманата информация по обем и

продължителност на съхранение да не превишава възможностите на оперативната памет на човека.

3.1.2. Зрителни индикатори Кодиране на зрителната информация Кодиране означава преобразуване на съобщението в сигнал, удобен за предаване по канала за връзка. Отнесен към дейността на човека-оператор, кодирането е начин за представяне на информацията на оператора, съответстваща на особеностите на възприятията, паметта, мисленето. Оптималното кодиране включва правилният избор на категорията на кода, дължината на азбуката на сигналите и окомплектоване на кодовия знак. Категория на кода (вида на азбуката) е всеки самостоятелен начин за кодиране на информацията, като показаните по-долу (фиг. 3.1) Използват се яркост, цвят, честота на мигане и др. Изборът на категорията зависи от фактори, свързани с характера на решаваната задача. При пет отделни задачи (разпознаване, определяне мястото на сигнала, броене, сравнение, проверка) са изпробвани различни методи на кодиране. При задачата за разпознаване най-ефективна е била категорията “цвят”, а за информационното търсене – категориите “цвят и число” [14].

Изборът на категорията зависи и от формата на обекта, за който се предава информация към човека-оператор. В повечето случаи скоростта и точността на разпознаване са по-големи, ако опознавателният символ е близък до реалния обект. Използват се свойствата конкретност и нагледност на опознавателните признаци на кода, което ускорява процеса на декодиране, като в някои случаи разпознаването и декодирането се извършват едновременно. Прилага-нето на принципа “конкретност” – т.е. връзка на формата на сигна-ла с неговото значение (със смисъла на кодирания обект) – обезпечава продуктивно запомняне и съхранение на символите в паметта.

Естествено, изискването за външно подобие на изобразявания символ и реалния обект невинаги може да се изпълни.

При избор на категория на кода се отчитат и първичните асоциации на човека, неговият жизнен и професионален опит. Например размерите на изобразяваните символи се асоциират добре с размерите на реалния обект и неговата важност (значение). Същото се отнася и за яркостта на символа: големината й се асоциира добре с размерите и значението на обекта.


Фиг. 3.1. Начини за кодиране на знакова зрителна информация

Пространствената организация на символа може да се използва за изобразяване на направлението на движението. За привличане вниманието на оператора може да се използва кодиране чрез честотата на мигане на изображението. Първични асоциации са натрупани у човека и към различните цветове: червен – означава опасност; жълт – предупреждение; зелен – спокойна обстановка. С букви е добре да се предава информация за названието на обекта, с числа – количествени характеристики за обекта. С избирането на една или друга категория код се цели осигуряване на оптимално зрително разпознаване на сигналите чрез физически параметри: яркост, контраст, цвят и др. Изискването за оптималност ограничава възможната дължина на азбуката на сигналите. Дължината на азбуката за даден тип сигнали е възможният брой от различни елементи вътре в избраната категория за кодиране. Оптимални условия за различаване на сигналите се създават, ако разликата между двойка еднакви символи превишава неколкократно стой-ността на диференциалния праг. Освен това допустимата дължина на азбуката е ограничена от способността на човека точно да идентифицира нарастващия брой еднакви сигнали и възможностите на оперативната му памет. Затова броят на абсолютно различимите градации на сигналите се колебае между 4-16 в зависимост от категорията на кодиране (табл. 3.1.). Изключение прави само “буквено-цифровото” кодиране, при което се използват практически всички цифри, букви (от познатите азбуки – кирилица, латиница, гръцка), а също и кодиране по формата на символите и по тяхната асоциация (подобие) с реалните обекти [17].

Таблица 3.1. Дължина на азбуката на сигналите за различни категории кодове

Начин на кодиране Дължина на азбуката

Форма на символа: – буквено-цифрова – абстрактна – по асоциация

Размер на символа Цветова азбука Ориентация и дължина на линията Брой точки Пространствена ориентация на символите Яркост, честота на мигане

неограничена

16 200

6 11 4 5 8 4


Дължината на азбуката на сигналите може да се увеличи за сметка на многомерното кодиране, т.е. като се използва увеличаване броя на значимите и изменящи се параметри на сигналите. При това параметрите на обектите се кодират с един знак с обединението на няколко признака. Техният брой определя и размерността (нивото) на кода. Обикновено размерността на кода се избира в границите 1-4 чрез съчетаване на кодови категории като: форма, цвят, размер, пространствена ориентация на сигнала. Използването на многомерни кодове води до известно снижаване на точността и скоростта на декодиране на информацията, но позволява съществено увеличаване на скоростта на преработка на информацията от Човека-оператор [13]. Върху ефективността на кодиране влияе също и окомплектоването на кодовия знак. Трябва да се има предвид, че знакът е различим, ако има необходимите ъглов размер, яркост и контраст. В състава на знака влизат основни и допълнителни елементи, като последните не трябва да пресичат или изкривяват контура на знака. (изключение се прави при знаци, означаващи отмяна на информация, забрана или край на някакво действие). В качество на опознавателни признаци в рамките на една азбука не се препоръчва използване на броя на елементите в знака, разлика на знаците по признак “негатив – позитив”, различие по признак “огледален образ”. В определени случаи човекът-оператор работи със сложни съобщения. Те носят информация за няколко обекта или за няколко характеристики на един обект едновременно. Сравнително разпространен начин за кодиране на сложни съобщения е “формуляр”.”Формулярът ” е компактна таблица с различни знаци, всеки от които носи информация за един или друг параметър на управлявания обект. За повишаване ефективността на разчитане се препоръчва използване на смесено кодиране – т.е. съчетаване на букви, цифри, условни знаци. Това облекчава диференцираното кодиране на елементите и обезпечава добра организация на обработка на сложна информация. Зрителните средства за представяне на информация използват аналогов, цифров, графичен или релеен метод за представяне [17]. Аналоговите са скално-стрелкови. Представянето на информацията за състоянието на управляваните обекти става като функция от дължина, ъгъл или друга величина (фиг. 3.1).


Фиг. 3.2. Индикатори за представяне на аналогова информация

Цифровите – използват цифрова информация чрез броячи, фотодиоди, течни кристали, барабани. Често използван дискретен вид индикатор са сигналните лампи (фиг.3.2.). Графичният метод за изобразяване на информация предоставя възможности за бърза оценка на протичащите явления и процеси. Високата степен на абстрактност му позволява в икономична форма да се представят съвкупност от признаци и тяхната взаимовръзка, както и връзката им със зададени критерии за управление на качеството. Това съкращава времето за вземане на решение и дава възможност за прогнозиране на събитията.

Фиг. 3.3. Цифрови индикатори

Мнемосхема – средство за представяне на информация чрез условно показване на структурата и динамиката на управлявания обект и алгоритъма на управление. Това са комбинирани устройства, използващи няколко метода за представяне на информация. Прилагат се в случаите на управление на обекти със сложна функционална структура и голям брой взаимо-свързани параметри (фиг. 3.4.).

Фиг. 3.4. Мнемосхема на химически реактор


Релейният метод се прилага в случаите, когато се изисква фиксиране (сигнализиране) на излизането на даден параметър от нормата, а не точната му стойност. Използват се индика-тори с линейни или кръгови скали, като изобразяването на информацията може да е в цвят, знаци, буквено-словесно [11]. Разполагане на зрителните индикатори Разполагането на зрителните индикатори и осигуряването на оптимална видимост при изпълнението на работата се определят от физиологичните и функционалните качества на човека-оператор. Зрителното поле на оператора е ограничено, а това ограничава и броя на едновременно наблюдаваните индикатори [17]. Различават се два вида зрителни задачи: за откриване и за наблюдение и контрол. Задачи за откриване са тези, при които системата предупреждава човека-оператор, а задачите за наблюдение и контрол са тези, при които човекът-оператор активно търси информация. При задачите за откриване, наблюдение и контрол за зрителни сигнали се разглеждат три зони за разполагане с намаляваща ефикасност, които се означават като “препоръчителна”, “допустима” и “неподходяща” (таблица 3.2). Централните линии за зоните “препоръчителна” и “допустима” са разположени в медиалната (разполовяващата) равнина на оператора и съответстват на зрителната ос, както е показано на фигура 3.5 и фигура 3.6. При задачи за откриване зрителната ос зависи от главния център на вниманието. При задачи за наблюдение и контрол индикаторите се разполагат по дължина на зрителната ос под ъгъл спрямо хоризонтала, за който е известно, че е по-удобен за оператора. Ъглите, представени на фигурите, са общи ергономични препоръки, приема се, че човекът-оператор е с нормално зрение и е в състояние да заема ненапрегнато и стабилно (за предпочитане седящо) положение в близост до индикаторите [30].

Таблица 3.2. Приложимост на зрителните зони

Зрителна зона Приложимост

А: препоръчителна Използва се навсякъде, където е възможно

В: допустима Използва се там, където не може да се осигури препоръчителната зона

С: неподходяща Не трябва да се избира

Фиг. 3.5. Зрителни зони при задачи за откриване Забележка: S – зрителна ос, посоката е зададена от

външни изисквания на задачата.


Фиг. 3.6. Зрителни зони при задачи за наблюдение и контрол

Забележка: NS – нормална зрителна ос, от 15 до 30 под хоризонталната ос.

Зрителни индикатори не трябва да се разполагат извън препоръчителната и допустимата зона, освен ако са предвидени от проектанта компенсиращи помощни средства. Такива могат да са например допълнителни индикатори или други устройства, които не изискват голяма промяна в позата на тялото на човека-оператор. Зоната “неподходяща” трябва да се използва само за индикатори, които не са критични за безопасната работа. Когато способността на оператора да различава цветовете е от значение за правилното използване на индикаторите, трябва да се стеснят границите на зоната “допустима”, тъй като размерът на централното зрително поле (в което могат да се възприемат цветове) е по-малък от зрителното поле, в което се възприема бяла светлина.

Функционални отношения между индикаторите и човек -оператор

По принцип се различават два вида такива отношения. При първия вид човекът търси и наблюдава индикатора. При втория вид вниманието му се предизвиква чрез сигнали на самото средство за представяне на информация (например предупредително мигане или звукова аларма) или операторът се предупреждава чрез сигнали от един или повече индикатори (например комбинация от зрителни и звукови индикатори) [3]. При двете функционални отношения най-често използваното и/ или най-важното средство за представяне на информация трябва да има предимство за разполагане в зоната непосредствено до естествената зрителна ос (зона А) на оператора. Индикатори с по-малка важност могат да се разположат по посока на външните зрителни полета (зона В или също зона С, ако е необходимо). При проектирането трябва да се създадат условия, които да повишат ефективността на привличане на внимание чрез алармиращи и предупредителни индикатори. Тъй като човешката зрителна система е чувствителна към промените на видимата околна среда, проектантът може да предвиди например мигащ индикатор с цел да предупреди човека-оператор, тъй като променящото се състояние на мигащия индикатор се констатира незабавно. При това трябва да се отбележи, че се предвижда мигане със слаба яркост, за да се предотврати появата на послеобрази в очите на оператора. Като алтернатива на това може да се свърже един допълнителен звуков индикатор с постоянен зрителен индикатор със слаба яркост. Фактори на околната среда


Най-важните фактори на околната среда са осветление и вибрации. При проектирането на индикаторите трябва да се обърне специално внимание за компенсирането на възможните отрицателни въздействия. На работни места с пасивни (без вградено осветление) индикатори трябва да е налице осветеност най-малко 200lx. Където това не е възможно, трябва да се предвидят компенсиращи мерки като например увеличаване на показваната информация, поставяне на локално осветление или активни (с вградено осветление) индикатори. Сенки с голям контраст или отражения смущават възприемането и трябва да се избягват. Затова осветителните тела в помещението, които може да предизвикат отражения върху индикаторите, трябва да се поставят с ъгъл на осветяване, съобразен с типичните направления на погледа. Като компенсиращи мерки могат да се прилагат поставяне под ъгъл на индикатори и/или поставяне на неотразяващи повърхности върху тях. Трябва да се изберат осветителни източници, които правят възможно различаването на цветните елементи на индикаторите от техния фон [8]. Способностите на човекът-оператор за отчитане се повлияват от равномерни или импулсни вибрации, които въздействат върху него, върху индикаторите, върху човека-оператор или и двете страни. При цифровите индикатори вертикалните вибрации с ниска честота (от 1Hz до 3Hz) водят до големи грешки при отчитане, които при ускорение по-голямо от 5m/s2 се увеличават пропорционално на ускорението. При честоти от 3Hz до 20Hz грешките при отчитане се увеличават. Мерки за компенсиране са високата яркост на индикаторите, за да се увеличи контрастът над нормалното ниво, увеличаване широчина на щриха на показвания знак и др. Други изисквания за улесняване откриването на зрителни сигнали Директната видимост към индикаторите да се осигурява за всички ергономични работни положения и за широк диапазон антропометрични характеристики на потребителите. За по-добро разпознаване се предпочитат черно-бели изображения. Но все пак цветното кодиране на индикаторите е полезно за разпознаването при голяма плътност на знаците или когато операторът търси конкретна информация. Ограждането на свързани индикатори с определен цвят допринася за онагледяване на връзката между тях. Изисквания за разпознаването на знаците върху индикаторите Върху индикаторите за всички нормални и опасни ситуации трябва да се осигури високо качество на изображението: контрастът да е възможно най-голям, да се ограничи объркването между индикаторите (или части от тях) чрез използване на различни форми, цветове, означения или други подходящи мерки [23].

Контрастът между знаците, буквите, цифрите, стрелките, линиите и непосредствения фон и най-близката околна среда трябва да осигурява четливост и различаване. Необходимо е да се вземат под внимание скоростта и точността на отчитане, изисквани от работната задача. При светещи (активни) индикатори съотношението на контраста (съотношение на яркостта на преден план към тази на фона) да е най-малко 3:1. Съотношение 6:1 е силно препоръчително. Покриващото стъкло на светещите индикатори не трябва да отразява светлината от други светлинни източници (т.е. съотношението на контраста на отразената светлина от други светлинни източници и общото осветление да е възможно най-малко), така че изключеният индикатор да изглежда като включен или да се затруднява отчитането.

Символи за индикатори


За буквите и цифрите се препоръчват прости и за предпочитане познати форми. Същественото е да се избягва объркването на отделните знаци (например В с 8, 6 с 5). Когато се използват графични символи (пиктограми), те трябва да имат проста форма и да могат да се разпознават и тълкуват лесно. На фигура 3.7. са дадени най-важните размери за големината и пропорциите на знаците. Трябва да се вземе под внимание, че зрителното разстояние (d) е само един от решаващите фактори, които определят подходящите размери на знака. Осветеността, контрастът между знаците и фонът и четливостта на знаците заедно въздействат на размерите [30].

Фиг. 3.7. Определяне на размерите на знаците върху индикаторите

Означения: d – разстояние между окото и знака α – зрителен ъгъл на знака в дъгови минути h – височина на знака w – широчина на знака s – дебелина на щриха на знака

Препоръчителната височина на знака (h) се достига, когато α е в обхвата 18-22 дъгови минути; допустима височина на знака е когато α е в обхвата 15-18 дъгови минути; височини на знака при α по-малко от 15 дъгови минути са неподходящи. Препоръчителните височини на знака се изчислят приблизително:

– препоръчителният обхват за широчината на знака (w) е между 60 и 80% от височината на знака. Когато повърхността на индикатора е заоблена или зрителният ъгъл не е прав, трябва да се използва обхват между 80 и 100% от височината на знака. Дебелина на знака под 50% от височината на знака е неподходяща.

– подходящи обхвати за дебелина на щриха на знака (s на фигура 3.7) са дадени в таблица 3.3. Препоръчва се да се предвидят подходящи разстояния между буквите (от 20 до 50% от широчината на знака) и между думите (от 1 до 1,5 широчини на знака).

Таблица 3.3. Подходящи различни дебелини за щриха на знака


Дебелина на щриха като процент от височината на знака Вид на

индикатора Позитивно изображение1)

Негативно изображение2)

Степен на приложимост

От 17 до 20 От 8 до 12 Препоръчителна

От 14 до < 17 От 6 до < 8 > 12 до 14 Допустима Активни

(светещи) индикатори

От 12 до < 14 От 5 до < 6 > 14 до 15

Условно допустима 3)

От 16 до 17 От 12 до 14 Препоръчителна

От 12 до < 16 От 8 до < 12 > 14 до 15 Допустима Пасивни

(несветещи) индикатори От 10 до < 12

> 17 до 20 > 16 до 18 Условно допустима 3)

1) Позитивно изображение: тъмни знаци на светъл фон 2) Негативно изображение: светли знаци на тъмен фон 3) При особено добри зрителни условия

Цифрови индикатори Проектираните цифри и контрастът им с фона трябва да отговарят на дадените по-горе препоръки. При механичен цифров индикатор (цифрите са отпечатани по обиколката на въртящи се барабани) се препоръчва цифрите да са изцяло различими в прозореца на индикатора, а не да са закрити частично, когато барабаните се въртят (например при фиксиращи движения) [17]. Трябва да се дава предимство на използването на цифровите индикатори, тъй като те се нуждаят от малко пространство и могат да изобразяват големи цифри. Когато се изобразят много цифри, грешките при отчитане могат да се намалят, ако цифрите се групират в малки блокове. За предпочитане е блоковете да съдържат три или две цифри, освен ако тълкуването от индикатора не се улеснява от повече цифри в блок.

Аналогови индикатори В аналоговите индикатори се използват три основни форми на зрителна индикация: стрелкова, знакова, графична. Към всяка от тях се предявяват специфични ергономични изисквания [17].

Стрелкова индикация Важно влияние върху отчитането на показанията оказват отделните елементи на стрелковия прибор: скала, стрелки, цифри, деления (отметки). Точността и скоростта на отчитане на показанията от скалата на прибора зависи от нейния вид, форма, размер, разстояния за наблюдение, интервал между деленията. При кратки експозиции (по-малки от 0.5 s) по-точно се отчитат показания от прибор с подвижна скала и неподвижна стрелка. При увеличаване на времето за експозиция по-предпочитани са приборите с подвижна стрелка и неподвижна скала [17, 30].

Върху качеството на отчитане влияе и формата на скалата. По-добри резултати дава кръглата скала, след това праволинейната – хоризонтална; по-лоши – вертикалната скала. Това не е задължително във всички случаи. Например за прибори, с които се контролират дълбочина, височина, температура, по-добри се оказват вертикалните скали.


При избрана форма на скалата точността на отчитането зависи от това в какъв участък от скалата се води отчитането. При кръглите скали най-добро е отчитането в централния горен сектор, при хоризонталните – централната част на скалата. В крайните части на тези скали точността и скоростта на отчитане бързо пада. Оптималният ъглов размер на скалите е 2.5о-5о (линеен размер: 40-60mm при дистанция за наблюдение 750-900mm). При намаление на размера на скалата до 20mm, точността и скоростта на отчитане намаляват незначително, но под тази граница отчитането съществено се влошава. Същото се наблюдава и при увеличение на размера до 120-150mm.

Показалецът (например стрелка, ниво на течността) трябва да е видим по всяко време, дори когато излезе от скалата. Препоръчва се използването на индикатори с подвижен показалец и неподвижна скала. На фигура 3.8. са представени подходящи посоки на движение за показалеца за индикатори с нарастващи и намаляващи стойности.

Нулевата точка на скалата трябва така да се разположи, че нарастванията да се показват или чрез движения на стрелката отляво надясно, по посока на часовниковата стрелка, или чрез движение нагоре, докато намаляванията да се показват чрез движения на стрелката отдясно наляво, обратно на часовниковата стрелка, или като движения надолу.

Фигура 3.8. Подходящи посоки за движение на стрелките

Забележка: а) нарастване b) намаляване

Избор на скали за аналогови индикатори За да се постигне добро възприемане и да се намалят грешките при отчитане, трябва да се вземат под внимание размерът на скалата, отметките, надписите и видът на стрелката [30].

Различните размери на една скала трябва да се определят в съответствие с разстоянието за отчитане и осветлението на заобикалящата среда. В таблица 3.4 се дават препоръки за размерите на скалите при различни условия на осветление и типично разстояние за отчитане от 700mm. При други разстояния в сила е следната формула:

60tgdx ;


x е размер от А до G от таблица 3.4 d – разстояние между скалата и окото (в mm) – зрителен ъгъл в дъгови минути.

Забележка: За опростено изчисляване x е приблизително равно на 700Ld , като L се за-

мества с подходящия размер от A до G от таблица 3.4 и разстоянието за отчитане е 700 mm. Таблица 3.4. Размери на скалните знаци за висока, нормална и ниска осветеност при

разстояние за отчитане от 700 mm

Висока/нормална

осветеност Слаба осветеност

< 100 lx От фиг. 3.8

Описание на означението дъгови

минути mm дъгови минути mm

A Широчина на дълъг скален знак 1,5 0,3 4,5 0,9

B Широчина на сре-ден скален знак 1,5 0,3 3,5 0,7

C Широчина на къс скален знак 1,5 0,3 3 0,3

D Височина на дълъг скален знак 24 4,9 24 4,9

E Височина на сре-ден скален знак 18 3,7 18 3,7

F Височина на къс скален знак 12 2,4 12 2,4

4

0,8

6

1,2 G

Минимално разстояние между съседни знаци: – липса на деле-

ние или на 2 деления

– на 5 деления

12

2,4

12

2,4

Градуирането на скалата е важно средство за доброто разпознаване на стойностите на скалата. То трябва да отговаря на необходимата точност на измерване. Не трябва да се използват повече от 3 степени на градуиране (дълги, средни и къси скални знаци-фиг.3.9), да не се поставят повече от 4 средни скални знака (т.е. 5 деления) между два дълги и не повече от 4 къси знака (т.е. 5 деления) между два средни скални знака. Стойностите на измервателните интервали между два къси знака могат да са 1, 2, респ. 5, или десетично кратно на тях. Възможността за разпознаване не е еднакво добра за всяко градуиране. На фигура 3.10 са представени някои подходящи и неподходящи градуирания на скали.


Фиг. 3.9. Означения на скалните знаци

Означения: a – дълъг скален знак b – среден скален знак c – къс скален знак Размерите на скалните знаци от А до G са в таблица 3.4

Индикацията на стойностите на скалата между два къси скални знака не е необходима. Ако се налага индикация, то нужната точност не трябва да надвишава една пета от интервала и когато е необходимо, интервалите трябва да бъдат увеличени [30].

Фигура 3.10. Примери за скални знаци и означения на скали

Формата и големината на цифрите на скалите трябва да отговарят на препоръките, дадени по-горе. Използваните знаци се поставят изправени при всички позиции на скалата и не трябва да се закриват от стрелката. Знаците трябва да са разположени на тази страна на скалата, която е срещу стрелката. Между два означени скални знака не трябва да има повече от девет неозначени. Върхът на стрелката трябва да изтънява равномерно и да достига само до основната линия на скалата. За да се избегнат грешки от паралакс (видимо ъглово изместване), центърът на кръговите скали трябва да е вдлъбнат. Паралаксите да се доведат до минимум, за да се осигури правилното отчитане от оператора, дори когато зрителният ъгъл не е идеален [12].

Нужно е индикаторите така да се подбират, че техният обхват на скалата да отговаря на желания обхват на стойностите от измерването. Така например при обхват на скалата от –5


до +5 показаната скала на фигура 3.11. отдясно е допустима, а изобразената отляво скала е неподходяща.

Фигура 3.11. Правилно и погрешно приложение на скали

Забележка: а – използвана зона

Избор на индикатори Изборът на индикатори зависи също и от приложението им, особено във връзка с основната задача, която изпълняват:

– отчитане на измервана стойност; – отчитане за проверка; – наблюдение и контрол на промени на измерваната стойност.

Отчитането на измервана стойност (количествено наблюдение) е задача за възприемане, при която се записва показаната стойност. Предпоставката за това е, че скоростта на промяна на показанието е достатъчно малка, за да може да се извърши точно наблюдение. Цифрите на цифровите индикатори не трябва да се променят по-бързо от два пъти за секунда.

Отчитането е задача, при която с бърз поглед се проверява дали показваната стойност съвпада с предварително зададена стойност и дали стойността е в допустимия обхват.

Наблюдение и контрол на промените на измерваната стойност е задача, при която наблюдателят отчита посоката и скоростта на промените на измерваните стойности. Този вид наблюдение е характерен за задачи за управление. Изборът на хоризонтална или вертикална линейна скала зависи от съвместимостта с движенията на управление, които променят показанието. Например, когато величината е ниво на водата, се препоръчва вертикална скала. Когато движенията за управление се извършват по хоризонталната равнина (наляво и надясно), трябва да се използва хоризонтална скала. Когато движенията за управление се извършват по вертикалната равнина (нагоре и надолу), трябва да се използва вертикална скала [23]. Групиране на индикатори За да се откриват възможно най-лесно състоянията, различни от нормалните, индикаторите трябва да са подредени така, че всички стрел- ки да заемат еднакво положение, ако показват нормално състояние (виж фигура 3.12). Аналоговите индикатори се препоръчват за интегрирано отчитане [7].


Фиг. 3.12. Еднотипното групиране на индикатори със стрелки подобрява откриването на отклонения

Ако възникнат последователни дейности, при които отчитането на индикаторите е в определена последователност или те са свързани с номерирани машини, то тогава индикаторите трябва да са в съответна последователност – отляво надясно или от горния към долния край на пулта за управление. Ако много индикатори са подредени близо един до друг (например на един пулт за управление), проектантът трябва да предотврати възможността за объркването им, например чрез цветово означение, или чрез пространствено разположение (например групиране), или по друг подходящ начин. Изисквания към тълкуването при зрителни индикатори Тълкуването на конкретно наблюдение се определя в контекста на задачата. Хората могат да тълкуват информациите от индикаторите по различен начин в зависимост от изпълняваните задачи (например в случай на авария или при нормална експлоатация) и в зависимост от опита и възприемането. Много е трудно да се проектират подходящи индикатори, без да се познават подробно съществуващите условия, при които се използват. Анализът на задачите може да предостави необходимите данни за целесъобразно проектиране на средствата за представяне на информация [25].

3.1.3. Звукови и тактилни индикатори Звукови индикатори Голямата част от информацията (около 90%) към човека-оператор постъпва във вид на зрителни сигнали. В някои случаи обаче е по-целесъобразно използване на звукови сигнали. Звуковите индикатори са удачни:

– понеже позволяват независима комуникация с човека-оператор дори когато е зает с други задачи;

– когато човекът-оператор е зрително изцяло натоварен; – когато съобщението е опростено и кратко и изисква незабавна реакция; – когато човекът-оператор се движи около работното си място.

За да се предотврати отвличането на вниманието на работещи в близост оператори, трябва да се използват звукови сигнали така, че да причиняват минимум смущения на другите работни места [14].

Звуковите сигнали са звуци със зададена честота, сила и др., което е код на звука, или говор-реч.

Звукови сигнали. Служат като предупреждение при опасност за системата “Човек – Машина” от възможно преминаване към критично състояние, за напомняне да се предприемат някакви действия, за привличане вниманието на оператора. Като източници на звукови сигнали се използват звукови генератори, свирки, сирени, звънци. Подават се аварийни, предупреждаващи и уведомяващи сигнали, чиито характеристики са:


Вид на сигнала Честота (в Hz) Сила на приемания звук (dB)

аварийни 800-5000 90-100

предупредителни 200-800 80-90

уведомителни 200-400 30-80

При проектиране на звукови индикатори е добре да се имат предвид следните препоръки в зависимост от конкретните условия за работа.

Условия Препоръки

голямо разстояние до оператора (300m и повече)

използва се звук с висока интензивност, но с ниска честота (по-малка от 1000Hz), тъй като въздушната среда поглъща високочестотните звуци

звукът трябва да обходи и преодолее препятствия и прегради

използват се ниски честоти (по-малко от 500Hz), те преодоляват препятствията по-добре от високите честоти.

силен околен шум избира се такава честота, която се отличава много от честотата на най-интензивния шум

привличане вниманието на оператора

използване на поривисти сигнали или модулиране на честотата, за да се получи “биене” на сигнала

необходимост от обратна връзка с оператора

снабдяване с устройство за ръчно превключване от оператора (за спиране на звука)

Продължителността на отделните сигнали и интервалите между тях не трябва да бъде по-малка от 0.2s. При изменение на продължителността на звуковото послание стъпката на промяна трябва да бъде не по-малка от 25% от изходната продължителност. Продъл-жителността на звучене на интензивни звукови сигнали не трябва да превишава 10s.

Звукът на звуковите индикатори може да се променя по интензитет, честота, продължителност, тембър или продължителност между прекъснатите звуци. За свързани с безопасността или спешни задачи може да се предпочете едновременното използване на зрителни и звукови индикатори пред използването само на един от двата вида. Човекът-оператор трябва да е в състояние да изключи звуковия индикатор след разпознаването му, а визуалният (със съобщението) да остане включен.

Нецелесъобразно е използването на много звукови индикатори, тъй като това води до объркване. Броят на звуковите индикатори, които могат да бъдат различени и разтълкувани, зависи от условията на работното място и от опита на оператора. Когато са необходими много звукови индикатори, трябва да се разгледа използването на гласова предупредителна система. Изисквания за разпознаване на звукови индикации Най-важният фактор, въздействащ за откриването, е промяната на звука в заобикалящата среда, която привлича вниманието на човека-оператор. Затова кратки повтарящи се звуци


(като индикатори с два тона) са добри предупредителни сигнали, тъй като се откриват и в заобикаляща среда с повишено ниво на шума [5]. Отношението сигнал-шум е друг важен фактор, който влияе на откриването. Това е отношението на нивото на звуково налягане на индикатора, достигащо до ухото на оператора, към нивото на шума (включително и говора), което не е свързано с индикатора. Препоръчва се нивото на звуковото налягане на индикатора да надвишава нивото на шума на средата най-малко с 5 dB, но с не повече от 10dB.

Отношението сигнал- шум не е единственото обстоятелство, което се взима под внимание. Чувствителността на човешкия слух зависи от честотата и е най-силен в обхвата от 500Hz до 3000Hz. Затова доминиращата честота на индикатора трябва да е в този обхват и да се различава от преобладаващите честоти на другите шумове. Ако сигналът трябва да премине определено разстояние (например дължината на една зала за управление), за да бъде чут, се препоръчва той да е в обхвата от 500Hz до 1000Hz, освен ако преобладаващите честоти на други шумове не припокриват този сигнал. За да се осигури правилно разпознаване, звуковите индикатори трябва лесно да се различават от всички други звуци на заобикалящата среда. Разпознаването зависи основно от специфичната промяна на съществуващия звуков образец, която звуковият индикатор произвежда, от нивото на звуковото налягане на индикатора в сравнение с фоновия шум (включващо говор и други звукови индикатори), от честотния им спектър в сравнение с фоновия шум (включващо говор и други звукови индикатори), от промяната на амплитудата на звука и/или честотата на тона по специален образец (индивидуален характер на индикатора), както и от разполагането на индикаторите съобразно акустичните свойства на заобикалящата среда. Като допълнение за разпознаването могат да бъдат използвани различно звучене, повторение, ритъм и мелодия. Друг фактор, който влияе на разпознаването, е възприетата спешност. Степента на спешност зависи от структурата и свойствата на сигнала и се изразява чрез висока често и/или бързо темпо. Възприетата спешност трябва да отговаря на приоритета на този индикатор. Изисквания към тълкуването при звукови индикатори Броят звуците в този тип индикатори да се ограничи до минимум. Индикатори, които стряскат човека-оператор или причиняват висока степен на аларма, да се използват само при критични състояния на системата [2]. Звуковите индикатори са особено ефикасни за предаването на информации към човека-оператор, налагащи незабавни действия при опростена информация (включено/изключено, високо/ниско и т.н.), за събития във времето (привличане на вниманието върху началото и/или края на процеса), като информация за промяна състоянието на системата (привличане на вниманието върху друг зрителен индикатор). Звуковите индикатори трябва по възможност да се ограничат до тези функции. Речеви-говорни индикатори

Те се предпочитат пред звуковите, когато: съобщението е сложно, необходимо е да се познава източникът на съобщение; операторът не е трениран да разбира закодираните сигнали; необходим е бърз двустранен обмен на информация; съобщението е за бъдещи действия и са необходими подготвителни операции; възможни са ситуации с голямо психично напрежение и не бива да се допускат грешки – за точно и своевременно декодиране на информацията [14].


Речевите сигнали могат да се използват в качеството им на сигнали за предупреждение и за представяне на различна информация към човека-оператор чрез устройства за синтез на говор.

Говорните индикатори са гъвкави и лесни за тълкуване звукови индикатори. Основни изисквания към сигналите са:

силата на речевия сигнал да е с 10-20dB по-голяма от нивото на шума в мястото на приемането му от оператора;

оптимален диапазон на речевите сигнали е 60-90dB, 100-7000Hz;

речева четливост има при време за произнасяне на гласни 0.36s, за съгласни 0.02-0.3s и темп на произнасяне на думите около 120 думи/min

гласът, използван за речевия сигнал, да е добре различим;

съобщението да се произнася с безпристрастен и спокоен тон;

думите да са кратки, отчетливи, разбираеми. Използването на говорни системи изисква осигуряване на възможности за автоматични повторения или прекъсване на съобщенията.

Тактилни индикатори Тактилните индикатори се използват за предаването на информация чрез повърхността, релефа или контурите на предмети, които могат да се докоснат (обикновено с пръстите на ръцете). Тактилните индикатори не трябва да се използват за предаването на основна информация, освен ако други видове средства за представяне на информация не са подходящи. Тактилните индикатори се ползват като заместващи основните при хора със зрителни увреждания (например при слепота) [25].

Тактилните индикатори по принцип се използват за подпомагане на други видове индикатори. Например органи за управление могат така да се оформят, че да могат да се разпознаят чрез допир, при което зрителната система остава на разположение за други задачи за възприемане (фиг.3.15). Когато зрителното възприемане не може да се използва (например при работа при гмуркане), добре е да се предаде информация чрез допир, например чрез вибрация на орган за управление пропорционална на работната скорост на управлявания обект. Изисквания към откриването на тактилни индикатори Понеже чувствителността на ръцете е най-голяма тактилните. индикатори се проектират за използване с ръцете и се разполагат в зоната на достъп на човека-оператор. Тези индикатори не трябва да имат остри ръбове и ъгли. Ако операторът носи ръкавици в някакъв момент, чувствителността към индикаторите силно намалява.

Изисквания към разпознаването на тактилни индикатори Тактилните индикатори могат да се използват, при необходимост от последователно различаване (например, намиране на тактилно кодиран орган за управление). Тези индикатори не бива да се използват, когато операторът трябва едновременно да различава няколко еднотипни индикатори. Тактилно кодираните органи за управление или предмети трябва да имат прости, лесно различими помежду си геометрични форми, дори когато са разположени в групи.


Изисквания към тълкуването при тактилни индикатори Информационната стойност на индикаторите може в някои ситуации да се увеличи чрез тактилно кодиране, отговарящо на функцията на кодирания орган или предмет. Пример за това е лостът за задкрилката на самолетите, който е оформен подобно на задкрилката на крилото. При пропорционални тактилни индикатори (например силата на вибрация, предавана по ръката на човека-оператор, е пропорционална на функцията на управление) трябва да се вземе предвид, че чувствителността за тактилни дразнения варира само в тесен спектър.

Documents

ЕРГОНОМИЧНА ХАРАКТЕРИСТИКА НА МАШИНАТАelse.uctm.edu/subjects/c283/download/lectures_l_454_bg.pdf · НА МАШИНАТА Ергономичната