Инженерно-психологическое проектирование средств отображения информации (СОИ)

Классификация и общие инженерно-психологические требования к средствам отображения информации. Инженерно-психологические требования к отдельным видам зрительной индикации. Кодирование информации. Инженерно-психологические требования к акустическим индикаторам. Перспективные средства отображения информации.

СОИ – элементы рабочего места оператора, предназначенные для формирования информационной модели управляемого объекта путем предъявления оператору сигналов о текущих его параметрах, показателях окружающей среды и т.п. На основе восприятия информационной модели в сознании оператора формируется некоторый образ – оперативная концептуальная модель ситуации.

Типы СОИ, количество и способы размещения должны выбираться с учетом особенностей работы анализаторов человека, закономерностей формирования оперативного образа, характера функций оператора, последовательности использования и степени важности , требуемой скорости и точности работы.

Классификация СОИ представлена на следующей схеме:

Все СОИ должны удовлетворять требованиям:

1. Для адекватного отображения состояния отдельных объектов контроля необходимо использовать разнообразные элементы индикации.

2. Скорость выдачи информации человеку-оператору должна соответствовать его пропускной способности. Организация потоков информации должна исключать как перегрузку, так и недогрузку оператора.

3. Параметры СОИ должны соответствовать возможностям оператора по приему и переработке поступающих сигналов.

4. СОИ должны обеспечивать человека-оператора необходимой и достаточной информацией для оценки ситуации и возможности принятия правильного решения, а также контроля за его исполнением.

Существует ряд инженерно-психологических требований к разным типам СОИ.

Стрелочные индикаторы:

- На панели устанавливать в плоскости, перпендикулярной линии взора;

- градуировка шкал не должна быть более мелкой, чем точность прибора;

- одинаковые деления и цифры для шкал, установленных на одной панели;

- при одновременном контрольном считывании с нескольких приборов стрелки устанавливать так, чтобы они имели одинаковое направление;

- рабочие и перегрузочные диапазоны выделять цветом;

- фон шкалы должен быть матовым, не должно быть бликов;

- фон шкалы не должен быть темнее панели;

- освещение шкалы должно быть равномерным.

Счетчики:

- При последовательном считывании цифры на счетчике должны следовать друг за другом, но не чаще двух за 1 с;

- обеспечивать высокий контраст цифр и фона.

Индикаторы с подсветом:

- Предусматривать регулировку яркости;

- обеспечивать условия, при которых они не должны казаться светящимися, когда они не светятся, и погасшими, когда светятся;

- индикаторы о критических ситуациях размещать в зонах оптимальной видимости;

- редко используемые СОИ располагать за пределами поля центрального зрения;

- обеспечивать расстояние между сигнальными лампами достаточное для их распознавания, правильной интерпретации индуцируемой информации и удобной замены.

Знаковая индикация:

- Прииндуктивном способе формирования знаков в качестве основы использовать изображение объекта, а при дедуктивном – геометрические фигуры, в которые вводятся дополнительные элементы;

- формировать знаки так, чтобы количество дополительных к контуру . элементов соответствовало количеству признаков или свойств объекта и не допускать их избыточности;

- обеспечивать при долговременном наблюдении угловой размер простого знака > 15–18', сложного – 35–40', доп. деталей 8', а при коротких экспозициях - размер >1°, доп. деталей – 30–40', формат (ширина к высоте) - 2/3, 3/5, 5/7.

Графическая индикация:

-График применять, когда важна общая форма отображаемой функции, а диаграммы - для изображения соотношений между величинами;

- При компоновке диаграмм следует руководствоваться правилами:

1) площадь диаграммы < размера оперативного поля зрения;

2) число элементов диаграммы < объема восприятия;

3) применять цветовое, цифровое и буквенное кодирование, координатные сетки.

Знаковые светящиеся индикаторы (дисплеи):

- При цветовом кодировании учитывать эмоциональную значимость цвета: сигналы опасности – тёплые тона, безопасности — холодные;

- учитывать стереотипы восприятия цвета для кодирования степени опасности: красный — требование остановки действий, оранжевый — предупреждение об опасности, жёлтый — «Внимание! Осторожно!», зелёный — отсутствие опасности, голубой — предупреждение, чтобы оператор не начинал действия. Мигающим красным цветом обозначать ситуацию, требующую немедленных действий;

- зелёный и красный цвета не применять на краях экрана дисплея, где рекомендуется использовать жёлтый и синий цвета, хотя синий не следует использовать для знаков и тонких линий;

- использовать в комбинациях пары дополнительных цветов, например, красный — зелёный, жёлтый — синий;

- для мелких деталей изображения не применять насыщенный синий цвет, его хорошо использовать для фона.

- для улучшения восприятия зрительной информации использовать следующие свойства и способы её организации:

- заметность — сообщение должно привлекать внимание;

- выделение — наиболее важные слова могут быть выделены;

- чёткость — увеличение контраста знаков к фону, разборчивый шрифт;

- вразумительность — дать понять, в чём состоит опасность;

- видимость — знаки должны быть видимыми при любом освещении;

- стандартность —применять стандартные слова, сокращения;

- обеспечивать отношение толщины линии контура знака к его высоте от 1:6 до 1:8 для прямого контраста и от 1:8 до 1:10 для обратного;

- высоту букв и цифр выбирать с учетом расстояния наблюдения, уровня освещения и важности;

- информации. должна располагаться в оптимальной зоне видимости, главную – в центре, второстепенную – на периферии.

При проектировании СОИ решается задача оптимального кодирования,которая заключается в выборе категории кода, длины алфавита сигналов и компоновки кодового знака.

На практике используются различные категории кодов (виды алфавитов): цифры, буквы, фигуры, цвета, конфигурация знака и др.

Длина алфавита (т.е.возможное количество различных уровней внутри данной категории кода) зависит от способа кодирования(категории кода).Длина алфавита может быть увеличена многомерным кодированием.

ИП требования к компоновке кодового знака:

- знак должен быть хорошо различим;

- в состав знака должны входить основные и дополнительные элементы;

- предпочтение следует отдавать внутренним элементам знака перед наружными.

Способ кодирования	Длина алфавита
Форма символа: - Буквенно-цифровая - Абстрактная - По ассоциации Размер символа Цветной алфавит Яркость, частота мельканий …	Не ограничена 4 …

ИП требования к акустическим индикаторам:

- звуковые сигналы использовать для подачи предупреждающих, аварийных и уведомляющих сигналов, при этом обеспечивать следующие их основные характеристики:

- аварийные сигналы: 800–5000Гц , 90–100дБ, интервалов 0,2 – 0,8с;

- предупреждающие: 200–800Гц, 80–90дБ, длительность и интервалы1–3с;

- уведомляющие: 200–400Гц, 30–80дБ или на 5% ниже аварийных дБ.

- предупреждающие и аварийные должны быть прерывистыми. Длительность интенсивных звуковых сигналов не должна превышать 10с;

- уровень речевых сигналов должен быть на 10–20 дБ выше уровня помех;

- голос должен быть хорошо понятным, а сообщения произноситься беспристрастно и спокойно;

- слова должны быть разборчивыми, соответствующими ситуации;

- речь лучше использоватьдля сообщений о нарушении нормальных условий, а звуковые сигналы — при аварийных и критических ситуациях.

Перспективными видами СОИ являются:

– многофункциональные (многошкальные);

– полимодальные (полисенсорные);

– объемные (трехмерные);

– групповые (на одной шкале попеременно значения разных сигналов);

– дисплейные (одновременно показывается несколько разных сигналов);

– адаптивные (информация меняется от условий деятельности оператора);

– диалоговые (работающие в режиме запросов и ответов).

29. Инженерно-психологическое проектирование органов управления(ОУ)

Классификация органов управления и общие инженерно-психологические требования к ним. Инженерно-психологические требования к отдельным типам органов управления. Инженерно-психологические принципы построения систем ввода информации. Совместное расположение индикаторов и органов управления.

Органы управления в системе «человек-машина» используются для решения следующих задач:

– ввода командной (цифровой и логической) информации;

– установки требуемых режимов работы;

– регулировки различных параметров;

– вызова информации для контроля и т.п.

Для решения этих задач используются различные типы органов управления, которые могут быть классифицированы по ряду признаков.

а) по назначению ОУ делятся на ОУ для ввода информации, установки режимов и регулировки;

б) по характеру движений выполняемых человеком, различают ОУ, требующие разовых движений, ОУ, требующие повторяющихся движений; ОУ, требующие дозированных точных движений;

в) по характеру использования оператором ОУ делятся на оперативные (основные), используемые периодически, используемые эпизодически

г) по конструктивному исполнению органы управления делятся на целый ряд подгрупп: кнопки; клавиши; тумблеры; переключатели; рукоятки и т.п.

д) по значению (важности) ОУ делятся на главные и вспомогательные.

Общие инженерно-психологические требования к органам управления

1) Расположение органов управления должно осуществляться с учетом принципов экономии рабочих движений, а именно:

- количество и траектории движений должны быть сведены до минимума;

- сами движения должны быть простыми и ритмичными;

- каждое движение должно заканчиваться в положении, удобном для

начала следующего движения;

- предыдущие и последующие движения должны быть плавно связаны;

- должна обеспечиваться равномерная загрузка обеих рук.

2) При установке органов управления необходимо учитывать привычные для человека стереотипы движений. Такие стереотипы означают, что положениям «Пуск», «Включено», «Увеличение», «Подъем», «Открытие» или движениям «Вверх», «Вперед», «Вправо» должны соответствовать перемещения рычагов вверх, от себя, вправо, повороты ручек по часовой стрелке, а для кнопок – нажатие верхних, передних или правых кнопок. Для органов ножного управления необходимы следующие соответствия: при нажатии педали — «Включено», «Увеличение»; при отпускании педали – «Выключено», «Уменьшение».

3) Органы управления должны обладать достаточным сопротивлением, чтобы уменьшать возможность случайного включения их под тяжестью руки или ноги. Кроме того, необходимо иметь в виду, что ощущение усилия человеком важно для регулирования его движений.

4) При проектировании органов управления следует предусмотреть меры по исключению случайного или несвоевременного срабатывания тех органов, которые связаны с возможностью возникновения аварийной ситуации. Такие органы управления должны обеспечиваться блокировкой или сигнализацией (световой или звуковой), включаемой при запрещении работы с ними.

5) Для облегчения управления, уменьшения ошибок и времени поиска нужных органов управления необходимо использовать различные способы их кодирования. Одним из наиболее используемых способов является кодирование с помощью пояснительных надписей. Надпись указывает назначение органа управления. Она может находиться на самом органе управления или же непосредственно примыкать к нему. Надпись должна быть короткой и содержать только общепринятые сокращения. Специальные термины можно применять только тогда, когда они известны всем операторам. Абстрактные символы, требующие специальной тренировки, использовать не рекомендуется. Допускается использование общепринятых символов типа «+», «–» и т.п.

В качестве дополнительных способов кодирования органов управления может использоваться кодирование формой и цветом.

Кодирование формой наиболее целесообразно применять в том случае, когда оператор не имеет возможности визуально различать разные органы управления, а должен действовать, опираясь только на осязательный контроль.

Кодирование цветом наиболее эффективно в сочетании с другими методами. С помощью цвета удобно производить группирование однотипных органов управления в случае их большого количества на пульте оператора.

Кроме того, с помощью цвета выделяются органы управления, выполняющие разнотипные функции. Так, например, зеленый цвет используется для включающих органов управления, красный – для отключающих.

К каждому типу органов управления предъявляются специфические инженерно-психологические требования.

Кнопки и клавиши. Они используются для ввода логической и цифровой информации и быстрого включения или выключения аппаратуры.

Оптимальное расположение кнопок должно быть на уровне локтя сидящего оператора, когда его рука согнута в локтевом суставе на 90°, а предплечье лежит горизонтально.

Кнопки и клавиши должны обеспечивать в момент нажатия обратную связь (механическую (резкое падение упругого сопротивления), акустическую (щелчок), визуальную(световой сигнал).

При наличии на панелях управления большого количества кнопок производят их группирование.

В целях исключения возможности случайного включения соседних кнопок расстояние между их соседними краями должно составлять не менее 15 мм (при работе в перчатках – не менее 25 мм), а для кнопок, нажимаемых большим пальцем, - не менее 50 мм.

При освещенности пульта управления ниже 300 лк и частоте нажатия более 5 раз в минуту размеры приводных элементов и расстояний между ними следует увеличить в 1,5 – 3 раза.

Для контроля операции включения – выключения целесообразно использовать подсвет.

Тумблеры. Применяются для реализации функций, требующих двух или трех дискретных положений.

Форма и размеры должны соответствовать антропометрическим характеристикам пальцев человека, а также обеспечивать максимальное удобство захвата в процессе работы.

При наличии на панели большого числа тумблеров их следует кодировать формой, размерами, цветом.

При переводе тумблера из одного положения в другое должен ощущаться перепад величины упругого сопротивления и быть слышен характерный щелчок.

Тумблеры, используемые как аварийные, следует защищать специальными колпачками или размещать в углублении панели.

Для обозначения функции тумблеров следует применять надписи или символы.

Приводной элемент тумблера должен иметь длину не менее 10 – 15 мм и толщину в расширенном участке 3 – 5 мм.

Положение тумблера, характеризующее его состояние, должно легко распознаваться визуально и тактильно. Позиция приводного элемента «вверх» должна соответствовать состоянию «включено».

При размещении тумблеров на панели управления в ряд расстояние между их осевыми линиями должно быть не менее 19 мм, при работе в перчатках – не менее 25 мм, при размещении ряда тумблеров в глубь панели расстояние должно быть не менее 25 мм, а при работе в перчатках – не менее 35 мм. Если тумблеры переключаются в противоположных направлениях, то их концы при встречном переключении должны быть удалены друг от друга на расстояние не менее 19 мм. Расстояние между осевыми линиями тумблеров и другими элементами управления лицевой панели должно быть не менее 25 мм.

Поворотные выключатели и переключатели. Применяются для операций включения–выключения, последовательного переключения и для плавного непрерывного или дискретного регулирования.

Начальные положения однотипных ПВП должны быть одинаково ориентированными, а максимальное число положений не должно превышать 24.

ПВП дискретного переключения должны иметь указатель (стрелку, точку, метку и др.), а также надежную фиксацию положения, позволяющую быстро и однозначно определять позицию переключения. Для крайних позиций приводного элемента необходимо предусматривать стопоры. ПВП плавного переключения также должны иметь указатель (стрелку, точку, метку и др.).

Размеры приводных элементов (ручек) ПВП выбирают в зависимости от их типа и величины прилагаемых усилий.

При манипулировании переключателями шкала не должны прикрываться рукой.

Размеры рукоятки поворотного переключателя должны находиться в пределах: диаметр – 20 – 120 мм, ширина –2 – 15 мм, высота 10 – 55 мм.

При размещении ПВП на панели управления расстояние между краями соседних ручек при работе пальцами должно составлять не менее 20 мм, при работе в перчатках – не менее 25 мм, при работе кистью – не менее 50 мм, при работе двумя руками – не менее 70 мм.

Маховики и штурвалы. Предназначены для ступенчатых переключений и плавного регулирования, выполняемых одной или двумя руками, и применяются в условиях, требующих значительных усилий либо точного регулирования.

Обод маховика должен иметь круглую, овальную или близкую к нему форму, его поверхность не должна иметь острых углов и заусенцев.

Рукоятки вращения маховика должны быть удобными для захвата и обеспечивать надежное удержание в процессе управления.

Кодирование назначения маховиков целесообразно производить формой и размером ободов – цветом и расположением в моторном пространстве.

Рычаги управления. Предназначены для ступенчатых переключений и плавного динамического регулирования одной или двумя руками. Их используют при средних или больших усилиях, быстрых движениях при коротком пути управления и прямых траекториях.

Рычаги управления необходимо устанавливать в пределах минимальной и максимальной зон досягаемости для рук с соблюдением требований безопасности. Максимальное допустимое число позиций рычага равно 8. Рычаги, перемещаемые двумя руками, следует располагать в срединно-сагитальной плоскости с отклонениями в стороны не более 100 мм.

Рычаги, перемещаемые одной рукой, должны располагаться со стороны действующей руки на уровне локтя, при сгибании ее в локтевом суставе под углом 90 - 135⁰ и при направлении движения к себе от себя. Рычаг удобнее перемещать в вертикальной плоскости чем в горизонтальной.

Размах рычага не должен быть более 200 мм (в любую сторону).

Ножные органы управления (педали). Предназначены для операций типа включения – выключения и регулирования состояния объекта управления. Они применяются в тех случаях, когда требуются большие усилия при небольшой точности и необходимо сократить общее время управления, облегчив при этом мускульную силу рук.

При частом и продолжительном пользовании ножными органами управления необходимо обеспечить работу в положении сидя.

При выполнении работ в положении стоя следует по возможности избегать применения педалей.

Если это необходимо, то педаль должна располагаться на высоте не более чем 200 мм от пола. Направление движения должно быть приблизительно вертикальным. Движения нажатия должны осуществляться только в голеностопном суставе.

В сложных СЧМ различные ОУ используются совместно и взаимосвязанно, образуя систему ввода информации (СВИ).

Для построения СВИ могут применяться различные устройства: клавиатура, шариковые регуляторы, световые карандаши, устройства речевого ввода.

Для ввода цифробуквенной (символьной) информации наиболее приспособлены клавиатуры.

Применяемые на практике клавиатуры весьма разнообразны. Они могут быть классифицированы по ряду признаков.

а) По способу использования клавиш различают монофункциональные и полифункциональные клавиатуры.

б) По способу ввода информации ( механические, сенсорные).

в) По назначению (для ввода смысловой и формализованной (командной) информации).

г) По характеру расположения клавиш (с упорядоченным и неупорядоченным рядом, а также упорядоченной и неупорядоченной матрицей).

Рис.16.14. Классификация клавиатур

ИПТ к совместному расположению индикаторов и ОУ

1) При размещении органов управления с теми индикаторами, к которым они относятся, необходимо, чтобы руки оператора при манипулировании с органом управления не закрывали индикационную часть прибора. Для этого необходимо орган управления размещать правее и ниже индикатора (при работе правой рукой) или левее и ниже его (при работе левой рукой).

2) При размещении органов управления и связанных с ними индикаторов на различных панелях относительное расположение их на этих панелях должно быть идентичным. Направление перемещения органа управления должно сочетаться с изменением показаний соответствующего индикатора.

3) Для повышения точности и скорости действий оператора большое значение имеет также правильное совместное расположение индикаторов и органов управления в зоне деятельности оператора.

4) Совместное расположение индикаторов и органов управления может проводиться с использованием следующих принципов:

– функционального соответствия;

– объединения;

– совмещения стимула и реакции;

– последовательности действий;

– важности и частоты использования.

30. Эргономическое проектирование помещений для размещения рабочих мест, оснащенных дисплеями

Эргономические требования к помещениям для использования вычислительной техники. Эргономические требования к рабочему месту оператора. Эргономические требования к рабочему столу и к рабочему креслу оператора. Эргономические требования к рабочей среде производственных помещений для работы с компьютерной техникой.

Эргономические требования к рабочим местам пользователей ПЭВМ в нашей республике устанавливают Санитарные правила и нормы СанПиН 9-131 РБ 2000 "Гигиенические требования к видеодисплейным терминалам, электронно-вычислительным машинам и организации работы".

Эргономические требования к помещениям, где размещены и используются ВДТ, ЭВМ и ПЭВМ

Помещения с ВДТ, ЭВМ и ПЭВМ должны иметь естественное и искусственное освещение. Естественное освещение должно осуществляться через светопроемы, ориентированные преимущественно на север и северо-восток, и обеспечивать коэффициент естественной освещенности (КЕО) не ниже 1,5%.

Расположение рабочих мест с ВДТ, ЭВМ и ПЭВМ для взрослых пользователей не допускается в подвальных помещениях, а во всех типах учебных заведений - в цокольных и подвальных помещениях.

Площадь на одно рабочее место с ВДТ, ЭВМ и ПЭВМ для взрослых пользователей должна составлять не менее 6,0м², а объем не менее 20,0м³,а во всех учебных и дошкольных учреждениях - не менее 6,0м², а объем -не менее 18м³. В действующих компьютерных - не менее 4,5м² при обязательном соблюдении оптимального микроклимата помещений.

Для внутренней отделки интерьера помещений должны использоваться диффузно-отражающие материалы с коэффициентом отражения для потолка - 0,7-0,8; для стен - 0,5-0,6; для пола-0,3-0,5. Поверхность должна быть ровной, без выбоин, нескользкой, удобной для очистки и влажной уборки, обладать антистатическими свойствами .

Искусственное освещение должно осуществляться системой общего равномерного освещения. В производственных и административно-общественных помещениях, в случаях преимущественней работы с документами, допускается применение системы комбинированного освещения. Освещенность на поверхности стола в зоне размещения рабочего документа должна быть 300-500 лк. Местное освещение не должно создавать бликов на поверхности экрана и увеличивать освещенность экрана более 300 лк.

В компьютерных классах всех типов учебных и дошкольных учреждений освещенность на поверхности стола в зоне размещения рабочего документа должна быть 400 лк (люминесцентное освещение), 200 лк (лампы накаливания); на экране ВДТ соответственно 200 и 100 лк.

Следует ограничивать прямую блесткость от источников освещения и отраженную блесткость на рабочих поверхностях (экран, стол, клавиатура и др.) за счет правильного выбора типов светильников и расположения рабочих мест по отношению к источникам естественного и искусственного освещения. В качестве источников света при искусственном освещении должны применяться преимущественно люминесцентные лампы. Общее освещение следует выполнять в виде сплошных, или прерывистых линий светильников, расположенных сбоку от рабочих мест, параллельно линии зрения пользователя при рядном расположении ВДТ. При расположении компьютеров по периметру помещения линии светильников должны располагаться локализовано над рабочим столом ближе к его переднему краю, обращенному к оператору.