26978-1 (Основы конструирования), страница 7

внимание ;

скорость реакции ;

память , мышление , потребность в общении ;

емкость и долговременность ;

образность и гибкость оперативного мышления и т.д.

В инженерной психологии рассматривают :

сенсорный вход ( органы чувств , или рецепторы человека ) и моторный выход (двигательный или эффекторный аппарат человека) Человека–Оператора ;

процессы переработки информации и задачи управления машинами ( объектом ) ;

нормальные и критические условия жизнедеятельности Человека–Оператора ( физиологический или материальный ) .

Человек индуктивное мышление

Машина дедуктивные действия

По этим аспектам мы рассмотрим лишь некоторые рекомендации , которые могут оказаться полезными при конструировании пультов управления , приборных панелей , конструкторско–инженерных устройств и т.п.

При художественном конструировании 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 СУ разнообразной выходной информации в виде сигналов от приборов ( отсчётные , световые , звуковые ) .

2 – формирование человеком сигналов управления в виде действий по настройке , регулирования , управления станком .

3 – непосредственное воздействие объекта ( среды ) на Ч–О : расположение элементов блока управления должно соответствовать психофизиологическим возможностям .

4 – воздействие человека на объект (среду) : работа со станком требует не только определённых знаний и навыков ,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 атмосферы цеха , и других нежелательных воздействий .

Системный подход .

Чтобы упростить сложные процессы анализа работы Человека–Оператора в системах взаимосвязей применяют частотные модели поведения Человека–Оператора .

Чаще всего Человек–Оператор выступает 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 ;

Р_пр. – (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 , но более сильные ) ;

Э_пр. – звуковые команды ( речь ) , биоэлектрические потенциалы, параметры физиологической активности ( , потоотделение , частота пульса и др. )

В соответствии с органами чувств на деятельность человека оказывают влияние () :

освещённость и цвет среды ;

шум , атмосферное давление ;

характер поверхностей , с которой имеется контакт ;

наличие запахов и токсичных веществ ;

рабочая поза , и влажность ( термолабильность ) .

Для оптимизации связи Человека–Оператора с Оборудованием

необходимо знать :

какое количество информации Человек– Оператор может принять , передать или переработать в единицу времени : «Пропускная» способность и предельные скорости различных реакций ;

какова точность восприятия и выдачи различных сигналов : время «задержки» (обработки) сигналов ;

какова надёжность работы Человека–Оператора : способность противостоять .

При этом вопросы необходимо решать путём «подгонки» параметров объекта конструирования под способности и возможности человека , а не наоборот .

Т.к. приём и переработка информации – процессы познавательные (ощущение – восприятие – представление мышление ) , которые сформировались в течение тысячелетий эволюции человека .

«Прибором» человека , с помощью которого он воспринимает или формирует сигналы , являются анализаторы : Рецептор + Нервные пути – центр в коре больших полушарий .

Рецепторный аппарат тесно связан с эффекторным (двигательным ) аппаратом .

Если рассмотреть Схему прохождения сигнала по контуру управления : Человек–Оператор Объект , можно выделить 9 характерных стадий ( звеньев ) :

восприятие показаний ( сигналов ) ;

преобразование показаний индикатора в форму удобную для сравнения с программой работы ;

принятие решения об изменении программы работы ;

воздействие на органы управления объектом ;

перемещение рабочих элементов регуляторов ;

• реакция объекта на воздействие ;

работа объекта по новой программе ;

отображение нового режима работы на индикаторах .

Основная характеристика этого процесса – скорость обращения сигнала по контуру управления , кроме того ,– погрешностями и надёжностью звеньев ; скоростью обработки информации в них .

Скорость обращения сигналов по контуру управления определяется временем полного цикла регулирования :

Т = Т₀ + Т_М ,

где Т₀ – время задержки сигнала оператором ( стадии 1...5 ) ; Т_М – время задержки сигнала объектом ( стадии 6...9 ) .

! Всегда Т₀ >> Т_М . Т₀ – определяется следующими компонентами :

анализаторами и длительностью латентного периода ( время от момента появления сигнала среднего уровня 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 органов управления.

_з 10 секунд.

А также темп работы оператора ( бит с ) :

оптимально 0,5.....5 бит с ( 0,5 – «засыпает» , 5 – «перегружен»).

Таким образом скорость обработки сигнала оператором зависит от :

характера информации ( знакомая 30...45 бс ; незнакомая ) ;

конструкции индикатора ( шкала, светофор , звук ) ;

характера считывания информации (команда , осведомление , ситуация ) ;

различимость сигнала (сигнал должен превышать фон в 3....5 раз).

Основные требования к конструкции индикаторов .

Индикаторы обеспечивают Человеку–оператору приём сигналов управления .

Основной аппарат приёма – органы чувств , являющиеся частью анализаторов.

При работе с объектами управления Человеке–оператор обычно использует только три вида анализаторов : зрительный (визуальный ) , слуховой (аудиальный) и осязательный (тактильный ) .

Особенности этих анализаторов человека (физиологические ) представляют определённые требования к конструкции индикаторов .

Зрительный анализатор , основной элемент которого – глаз , очень сложная система : 7 млн. колбочек и 130 млн. палочек .

Палочки обеспечивают высокую разрешающую способность при ДО и цветовое зрение.

Колбочки– сумеречное зрение и чёрно–белое зрение .

Различают бино– и монокулярное зрение ( поле зрения ). Самая узкая область различения цвета – зелёная , самая широкая – жёлтая (даже дальтоники) .

Некоторые характеристики глаза нелинейные , если шкала используется на расстоянии до 500 мм от глаз , то пропорционально увеличения шкала на расстоянии 5 м даст в 10 раз большую погрешность .

Среднее время наведения двух глаз в одну точку – около 0,17 секунд , различение площадей двух фигур – до 2 % ; разрешающая способность по углу – 3.... 12, по яркости – 2 % .

Эти параметры обеспечиваются при наблюдении в течении 0,5 с. Время адаптации глаза к изменению освещённости – от 5 до 30.....40 мин.

Визуальные индикаторы могут иметь вид :

светофоров ;

счётчиков ;

шкал и светопланов .

Светофоры – сигнальная лампочка , табло или светящаяся кнопка (клавиша) : наличие или отсутствие сигнала .

Все цвета , кроме синего ! = Различимость .

Счётчики – самые точные отчетные устройства . Но их недостаток – они не могут показывать направления и скорость изменения параметра . Темп подачи сигналов , лишняя информация : нули слева .

Шкалы – по форме , подвижности . Основные требования – различимость делений и знаков.

Светопланы – электронно–лучевые трубки , люми– и газоразрядные индикаторы , жидко–кристальные индикаторы (ЖКИ) и светоизлучающие диоды (СИД), выполняемые часто в виде комбинированных дисплеев .

Для облегчения работы рекомендуется использовать мнемосхемы .

Например , проекция на лобовое стекло в летательных аппаратов .

Слуховой анализатор , основной элемент которого – ухо , воспринимает звуковые колебания простые (чистые тона ) и сложные (речь , музыка ) в широком диапазоне частот и уровней сигнала ( 20.....2000 Гц , 0,002 Нм² ...... 100 Нм² ) .

Слух обеспечивает стереоэффект ( 0..... 120 Дб) , биноуральный слух имеет незначительную разрешающую способность по углам , но обеспечивает приём сигналов из любой точки сферы , в центре которой Человек–оператор .

Основные рекомендации по акустическим индикаторам :

_{звучания сигнала} 0,3.....0,5 с . ;

если используется несколько АС угол между ними должен быть 15....20(без поворота головы) или 3.....4 (при возможности повернуть голову на источник звука ) ;

учитывать биноуральность слуха и эффекты адаптации ;

наличие шума ( мешающих сигналов ) , модуляцию сигнала .

Тактильный (осязательный) анализатор – даёт возможность на ощупь определять характерные формы органов управления и облегчать или ускорять процесс управления .

Тактильные индикаторы – различимые на ощупь : рукоятки , кнопки , тумблеры .

Для лучшей различимости – размеры должны различаться между собой 20 % .

: когда органы управления рядом – но результат воздействия разный : цвет и форма !

На основании сказанного рекомендуется (общие рекомендации) :

использовать зрительные анализаторы – для решения задачи само ориентации ; снятия искажений с много шкальных приборов ; сравнения быстро следующих друг за другом сигналов ; наблюдения за источником информации и получения точной количественной информации ; оценки движения . Лучшая различимость – у дискретных сигналов ;

использовать слуховые анализаторы – для обеспечения индивидуальной одноканальной связи ; передачи кратких сообщений ; сигнализации о завершении ряда следующих друг за другом операций; для дублирующих сигналов. Для различимости– один уровень , но разная частота ;

использовать тактильные анализаторы– для тех случаев , когда зрение или слух заняты ; когда требуются подтверждающие сигналы или когда формируются простые команды управления.

Конкретно , смотреть Вудсон У. , и другие « Справочник по инженерной психологии для инженеров и художников–конструкторов . « Москва , «Мир» , 1968 год .

Основные характеристики рабочей среды .

Характер физической и нервно–психологической нагрузки делят на четыре категории :

лёгкая (комфортная ) рабочая среда ;

средняя ( относительно дискомфортная ) рабочая среда ;

• тяжёлая ( экстремальная ) рабочая среда ;

очень тяжёлая (сверхэкстремальная ) рабочая среда .

смотри сборник стандартов безопасности труда (ССБТ) «Техника безопасности и охрана труда»; «Основы безопасности жизнедеятельности» .

Формирование сигналов управления – осуществляется регуляторами с применением эффекторного аппарата Человека–оператора .

Можно сказать , что в этом случае возможно два режима работы : Человек–инструмент (источник сигнала ) и Человек–машина (источник энергии ) .

При выборе или конструировании регуляторов необходимо соблюдать два основных правила :

нельзя пренебрегать двигательными навыками человека. В противном случае затрудняется процесс управления ;