Основы конструирования (стр. 9 из 20)
NB ║ Научная ипрактическая задача организации систем «Человек–Машина–(Среда)» состоит врациональном распределении и согласовании функций между Человеком и Машиной присохранении ответственности за Человека !
Эту задачу решает Инженернаяпсихология . При этом Человек–Оператор рассматривается в первую очередь некак звено системы , а именно как живого человека , обладающего такимисвойствами , как :
восприятие ;
внимание ;
скорость реакции ;
память , мышление ,потребность в общении ;
емкость и долговременность ;
образность и гибкостьоперативного мышления и т.д.
В инженерной психологиирассматривают :
сенсорный вход ( органычувств , или рецепторы человека ) и моторный выход (двигательный илиэффекторный аппарат человека) Человека–Оператора ;
процессы переработкиинформации и задачи управления машинами ( объектом ) ;
нормальные и критическиеусловия жизнедеятельности Человека–Оператора ( физиологический илиматериальный ) .
é Человек Þ индуктивное мышление
Машина Þ дедуктивные действия û
По этим аспектам мырассмотрим лишь некоторые рекомендации , которые могут оказаться полезными приконструировании пультов управления , приборных панелей , конструкторско–инженерныхустройств и т.п.
При художественномконструировании применяются схемы взаимосвязей :
простая : Человек–Объект
«Треугольник взаимосвязей»: Человек–Система управления–Объект ( среда ) ;
Ч–О : Оператор станка ЧПУ ;
СУ : Блок ЭЧПУ ;
О : Станок .
1 – получение Ч–О от СУразнообразной выходной информации в виде сигналов от приборов ( отсчётные ,световые , звуковые ) .
2 – формирование человекомсигналов управления в виде действий по настройке , регулирования , управлениястанком .
3 – непосредственноевоздействие объекта ( среды ) на Ч–О : расположение элементов блока управления должно соответствовать психофизиологическим возможностям .
4 – воздействие человека наобъект (среду) : работа со станком требует не только определённых знаний инавыков ,но и «совместимости» параметров объекта с человеком ( с учётом«помех» ) .
5 – воздействие СУ на объект( среду ) : система ЧПУ станка может иметь определённые геометрические размеры( что не всегда позволяет разместить её в станке ) .
6 – воздействие О(С) на СУ :СЧПУ должна нормально работать в условиях вибрации , загрязнённой атмосферыцеха , и других нежелательных воздействий .
Системный подход .
Чтобы упростить сложныепроцессы анализа работы Человека–Оператора в системах взаимосвязей применяютчастотные модели поведения Человека–Оператора .
Чаще всего Человек–Операторвыступает в роли «машины» по приёму и выработке информации .
W – воздействие внешней среды .
Y = F ( X ,W ) .
Основные рецепторы ( органы чувств ) :
Р 1 – зрение ;
Р 2 – слух ;
Р 3 – осязание ;
Рпр. –(тактильные) : обоняние ,вкус ,равновесие (вестибулярный аппарат ) .
Основные эффекторы (формируют сигналы управления ) :
Э 1 – пальцы рук (кисть)(точные , но менее сильные ) ;
Э 2 – ноги ( менее точные , ноболее сильные ) ;
Эпр. – звуковыекоманды ( речь ) , биоэлектрические потенциалы, параметры физиологическойактивности ( t°, потоотделение , частота пульса и др. )
В соответствии с органамичувств на деятельность человека оказывают влияние (W) :
освещённость и цвет среды ;
шум , атмосферное давление ;
характер поверхностей , скоторой имеется контакт ;
наличие запахов и токсичныхвеществ ;
рабочая поза , t°C и влажность ( термолабильность ) .
Для оптимизации связиЧеловека–Оператора с Оборудованием
необходимо знать :
какое количествоинформации Человек– Оператор может принять , передать или переработать вединицу времени : «Пропускная» способность и предельные скорости различныхреакций ;
какова точность восприятияи выдачи различных сигналов : время «задержки» (обработки) сигналов ;
какова надёжность работыЧеловека–Оператора : способность противостоять W .
При этом вопросынеобходимо решать путём «подгонки» параметров объекта конструирования подспособности и возможности человека , а не наоборот .
Т.к. приём и переработкаинформации – процессы познавательные (ощущение – восприятие – представление ® мышление ) , которые сформировались в течение тысячелетий эволюциичеловека .
«Прибором» человека , спомощью которого он воспринимает или формирует сигналы , являются анализаторы :Рецептор + Нервные пути – центр в коре больших полушарий .
Рецепторный аппарат тесносвязан с эффекторным (двигательным ) аппаратом .
Если рассмотреть Схемупрохождения сигнала по контуру управления : Человек–Оператор « Объект , можно выделить 9 характерных стадий ( звеньев ) :
¬ восприятие показаний ( сигналов ) ;
Á преобразование показаний индикатора в форму удобнуюдля сравнения с программой работы ® ;
¯ принятие решения об изменении программы работы ;
° воздействие наорганы управления объектом ;
± перемещение рабочихэлементов регуляторов ;
² реакция объекта на воздействие ;
Ç работа объекта по новой программе ;
´ отображение нового режима работы на индикаторах .
Основная характеристикаэтого процесса – скорость обращения сигнала по контуру управления , кроме того,– погрешностями и надёжностью звеньев ; скоростью обработки информации в них .
Скорость обращениясигналов по контуру управления определяется временем полного цикла регулирования:
Т = Т0 + ТМ ,
где Т0 – времязадержки сигнала оператором ( стадии 1...5 ) ; ТМ – время задержкисигнала объектом ( стадии 6...9 ) .
! Всегда Т0 >>ТМ . Т0 – определяется следующими компонентами :
анализаторами идлительностью латентного периода ( время от момента появления сигнала среднегоуровня до ответа на него действием ) :
│ ?лп(за) = 0,15 .... 0,22 с
│
?лп (са) =0,12 .... 0,18 с│ ?лп (та) = 0,09 .... 0,22 с
│ ?лп (общ) =0,31 ....0,39 с
Кроме того , необходимо учесть количество индикаторов и органовуправления.
?з ? 10 секунд.
А также темп работыоператора ( бит с ) :
оптимально 0,5.....5 бит с ( < 0,5 – «засыпает» , > 5 – «перегружен»).
Таким образом скоростьобработки сигнала оператором зависит от :
характера информации (знакомая 30...45 бс ; незнакомая ) ;
конструкции индикатора (шкала, светофор , звук ) ;
характера считыванияинформации (команда , осведомление , ситуация ) ;
различимость сигнала (сигнал должен превышать фон в 3....5 раз).
Основные требования к конструкции индикаторов .
Индикаторы обеспечиваютЧеловеку–оператору приём сигналов управления .
Основной аппарат приёма –органы чувств , являющиеся частью анализаторов.
При работе с объектамиуправления Человеке–оператор обычно использует только три вида анализаторов :зрительный (визуальный ) , слуховой (аудиальный) и осязательный (тактильный ).
Особенности этиханализаторов человека (физиологические ) представляют определённые требования кконструкции индикаторов .
Зрительный анализатор ,основной элемент которого – глаз , очень сложная система : 7 млн. колбочек и130 млн. палочек .
Палочки обеспечиваютвысокую разрешающую способность при ДО и цветовое зрение.
Колбочки– сумеречноезрение и чёрно–белое зрение .
Различают бино– имонокулярное зрение ( поле зрения ). Самая узкая область различения цвета – зелёная, самая широкая – жёлтая (даже дальтоники) .
Некоторые характеристикиглаза нелинейные , если шкала используется на расстоянии до 500 мм от глаз , топропорционально увеличения шкала на расстоянии 5 м даст в 10 раз большуюпогрешность .
Среднее время наведениядвух глаз в одну точку – около 0,17 секунд , различение площадей двух фигур –до 2 % ; разрешающая способность по углу – 3°.... 12°, по яркости– 2 % .
Эти параметрыобеспечиваются при наблюдении в течении > 0,5 с.Время адаптации глаза к изменению освещённости – от 5 до 30.....40 мин.
Визуальные индикаторымогут иметь вид :
светофоров ;
счётчиков ;
шкал и светопланов .
Светофоры – сигнальная лампочка , табло или светящаяся кнопка(клавиша) : наличие или отсутствие сигнала .
Всецвета , кроме синего ! = Различимость .
Счётчики – самые точные отчетные устройства . Но их недостаток– они не могут показывать направления и скорость изменения параметра . Темпподачи сигналов , лишняя информация : нули слева .
Шкалы – по форме , подвижности . Основные требования –различимость делений и знаков.
Светопланы – электронно–лучевые трубки , люми– и газоразрядныеиндикаторы , жидко–кристальные индикаторы (ЖКИ) и светоизлучающие диоды (СИД),выполняемые часто в виде комбинированных дисплеев .
Для облегчения работырекомендуется использовать мнемосхемы .
Например , проекция налобовое стекло в летательных аппаратов .
Слуховой анализатор , основной элемент которого – ухо , воспринимаетзвуковые колебания простые (чистые тона ) и сложные (речь , музыка ) в широкомдиапазоне частот и уровней сигнала ( 20.....2000 Гц , 0,002 Нм2 ...... 100 Нм2 ) .