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

Дата: 2025-05-01; Просмотры: 2

Оценка:

0.00 из 5.00 — оценок

Скачиваний: 0

Скачать

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 рабочего си­денья. Материал обивки должен быть нескользящим, влаго-отталкивающим, неэлектризующимся, воздухопроницаемым.

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

Существует определенная зависимость в высотных размерах рабочего сиденья 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 [3].Кресло человека-оператора стационарных и подвижных объек­тов должно включать следующие основные 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 другой 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 различных климатических условиях. Покрытия сиденья, спинки, подлокотников и подголовника должны изготовляться из умягчен­ного, влагоотталкивающего, неэлектризующегося, воздухопрони­цаемого материала.

ЛИТЕРАТУРА

1. 3 6 их о рек и 3. Организация рабочего места.— В кн.: Эргономика. Проб­лема приспособления условий труда к человеку. Пер. с польск. М., «Мир», 1971.

2. Зинченко В. П., Мунипов В. М., Смолян Г. Л. Эргономические основы организации труда. М., «Экономика», 1974.

3. Межотраслевые требования и нормативные материалы по научной органи­зации труда, которые должны учитываться при проектировании новых и реконструкции действующих предприятий, разработке технологических про­цессов и оборудования, т. 1. М., изд. НИИ труда Госкомтруда СССР, 19781

4. Научная организация труда в промышленности. Под общей ред. С. С. Но­вожилова. М., «Экономика», 1978.

5. Burandt U. Ergonomie fur Design und Entwickiung. Koln, Verlag О. Schmidt, 1978.

7

Оптимизация средств и систем отображения информации

§1. Деятельность оператора с информационными моделями

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 деятельности не так легко конкретно указать и определить предмет труда и его результат. Дело в том, что сред­ства трудовой деятельности 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 различные датчики, информация от которых поступает в аналоговой или цифровой форме. Эта информация частично дуб­лирует непосредственное восприятие предмета труда или рабочего процесса. Приборная информация предъявляется в более удобной для восприятия форме. Использование таких двойных источников информации — это начало «раздвоения» предмета трудовой дея­тельности. 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, специальные средства отображения информации. 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 том числе и картинной форме.

Внедрение систем дистанционного контроля и управления привело к тому, что средства отображения информации стали использовать в качестве единственного источника информации об управляемом объекте, рабочем процессе и о состоянии самой си­стемы дистанционного управления или системы «человек — маши­на». Операторы таких систем действуют не с реальными объекта­ми, а с их заместителями или имитирующими их образами, т. е. с информационными моделями реальных объектов. Последние, бу­дучи средствами трудовой деятельности операторов, нередко ста­новятся и ее предметом.

Информационная модель есть организованная в соответствии с определенной системой правил совокупность информации 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 информации, 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 экспериментальными или практическими 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 информации, включенной в модель, и пра­вила ее организации должны соответствовать задачам и способам

управления. Физически информационная модель реализуется с по­мощью разнообразных средств отображения информации.

Наиболее существенной особенностью деятельности человека с информационной моделью 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 деятельность оператора. Отсюда понятно, что построение адекватной информационной модели является одной из важней­ших задач конструирования системы управления в целом.

В работе по созданию информационных моделей, предшествую­щей выбору технических средств ее реализации, т. е. средств ото­бражения информации, необходимо руководствоваться следующи­ми эргономическими требованиями:

— по содержанию: информационные модели должны адекватно отображать объекты управления, рабочие процессы, окружаю­щую среду и состояние самой системы управления;

— по количеству информации: информационные модели должны обеспечивать оптимальный информационный баланс и не при­водить к таким нежелательным явлениям, как дефицит или излишек информации;

— по форме и композиции: информационные модели должны со­ответствовать задачам трудового процесса и возможностям человека по приему, анализу, оценке информации и осущест­влению управляющих воздействий.

Всесторонний учет этих требований в процессе проектирования обеспечивает необходимую оперативность и точность трудовой деятельности человека и, в частности, эффективное выполнение функций системой «человек — машина».

Информационные модели 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 информации. С этим свя­заны такие просчеты, как неудачный выбор системы кодирования, предъявление слишком больших объемов информации или слиш­ком быстрая ее смена, не говоря уже об игнорировании элемен­тарных психофизиологических требований. Главная причина этого в том, что в основу информационной модели нередко кладется система взаимосвязей реального объекта, не учитывающая специ­фических особенностей психологической структуры работы чело­века с этим объектом.

Предметное содержание деятельности оператора 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 деятельности операторов, 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 деятельности оператора, следует напомнить, что в качестве такового выступает и его собственное функциональ­ное состояние. Это типично для проводимых космонавтами медико-биологических, психологических и эргономических исследований. Анализ предметного содержания деятельности является исход­ным и необходимым условием решения любых эргономических за­дач. Детальная характеристика предметного содержания деятель­ности особенно необходима на стадиях разработки информацион­ных моделей и для обучения операторов.

Характеристика психологического содержания деятельности оператора была дана в работах Д. Ю. Панова и В. П. Зинченко [8, 9], после чего многократно воспроизводилась, детализирова­лась, уточнялась применительно к различным видам операторской деятельности. Здесь нужно подчеркнуть, что эргономика и инже­нерная психология изучают и проектируют именно деятельность с информационными (и исполнительными) моделями. В инженер­ной психологии нередко употребляется термин «взаимодействие человека со средствами автоматизации». Этот термин, однако, не позволяет зафиксировать специфику человеческой деятельности. Средства автоматизации, как известно, могут взаимодействовать друг с другом и без помощи человека. Об этом можно было бы и не говорить, если бы термины «информационное взаимодействие», «информационный обмен» и т. п. не задавали неверную методоло­гическую ориентацию эргономическим и инженерно-психологиче­ским исследованиям.

Понятие деятельности 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 информационной моделью по сравнению с первыми-поколениями АСУ. Видимо, в перспективе операторы в известных пределах сами будут определять содержание и форму информа­ционных моделей, обращаясь к информационному обеспечению АСУ.

Узловая проблематика психологического анализа деятельности оператора 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 определенный 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 информационному подходу когнитивной психологии. В нашей литературе проблеме формирования и функционирования ОКМ посвящено большое число экспериментальных психологических исследований. Это связано с основной ориентацией советской эрго­номики и инженерной психологии на формирование у оператора системы разумных действий, а не цепей реакции. Хотя к деятель­ности человека 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 деятельности опера­тора—это подчеркивание разумного, сознательного характера его деятельности.

Сложность рационального определения (и проектирования) дея­тельности оператора 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 информации. 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 деятельности опера­торов с информационными моделями, разработка требований к ин­формационным моделям, пути формирования постоянных и опе­ративных образно-концептуальных моделей ситуации уже длитель­ное время находятся в центре внимания специалистов области эргономики, инженерной психологии, техники отображения инфор­мации. В то же время конкретное содержание этой проблематики претерпело за последние пятнадцать лет существенные изменения. Отступили на второй план исследования скорости перцептивных процессов, в частности информационного поиска. Значительное усовершенствование качества предъявления информации привело к уменьшению числа исследований, посвященных однозначности восприятия знаковой и буквенно-цифровой информации. 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 деятельности операторов автоматизированных систем управления. В этом типе деятельности 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 определенным пространством возможных задач, нередко бывает так, что он должен извлекать, вычерпывать из информационной модели и соответственно реконструировать самое различное пред­метное содержание, различные слои реальности. Эти слои могут быть внешними, характеризующими, например, пространственное расположение объектов или их единичные свойства; они могут характеризовать общие функциональные свойства групп объектов или функциональные (а не только пространственно-временные) отношения между различными 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 деятельность оператора, требует более интенсивного, чем прежде, изучения мотивационных, целевых, в широком смысле, личностных аспектов перцептивной и мыслительной деятельности.

Немалый научный и практический 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 образно-концептуаль­ной модели, 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 деятель­ности, 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 индивидуальным различиям между людьми, к возможному предпочтению ими тех или иных слоев реальности.

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

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

Опыт разработки и эксплуатации информационных моделей, а также специальный анализ деятельности операторов с ними по­зволяют сформулировать ряд важнейших характеристик инфор­мационных моделей.

1. В информационной модели представлены лишь те свойства, отношения, связи управляемых объектов, которые существенны, имеют определенное 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 информационную подготовку решения, включающую ста­дии формирования ОКМ и формирования в необходимых случаях модели проблемной ситуации. Информационная модель может быть наглядной в разных смыслах. Она может давать, например, наглядное представление о пространственном 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 другие свойства управляемых объектов, например 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 информационных моделей не всегда легко дости­жима, так как 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», информационной модели является правильная организация ее структуры. Это означает, что в инфор­мационной модели 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 информационной модели 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 информационной модели. В этом смысле разработка информационной модели пред­ставляет собой задачу, в какой-то степени эквивалентную задаче хорошей компоновки картины. Так же как и хорошо скомпонован­ная картина, информационная модель 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 информационной модели 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 информационной модели предусмотрено:

— отображение конкретных изменений свойств элементов си­туации, которые происходят при их взаимодействии. В этих случаях изменения свойств отдельных 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 информационной модели 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. Информация 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 информационной модели 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 инфор­мации.

6. Объем информации 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 специального эксперимента. Если этот объем информации определен, то в совокупности с избранной системой кодирования он помогает составить представление о сте­пени сложности информационной модели, которая допустима в данных условиях.

Степень сложности информационной модели обусловлена глав­ным образом требованиями оперативности.

Данная выше характеристика свойств информационных моде­лей не претендует на полноту. Перечисленные свойства информа­ционных моделей 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 информационных моделей в рав­ной степени относится к случаям, когда все основные 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 информационной модели. Таким образом, при построении информационной модели для системы управления необходимо учитывать очень многое. Конеч­но, сейчас еще нельзя указать все те требования, которые долж­ны быть учтены при проектировании и построении информацион­ной модели. Однако уже сейчас можно предложить следующий порядок работы по ее построению:

1) определение задач системы и очередности их решения;

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

3) составление перечня типов объектов управления, определе­ние их количества и других 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 таким образом, чтобы не была превышена пропускная способность операторов на каждом уровне;

— типов информационных моделей на каждом уровне;

— автоматического 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 информационных моделей различ­ных уровней управления, оптимальной с точки зрения функ­циональных возможностей операторов, работающих в си­стеме;

8) разработка общей композиции информационных моделей, 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 информации, передача сообщений, рас­поряжений и т. п.);

10) создание макета, моделирующего игровую ситуацию, и проверка на нем степени эффективности избранных вариан­тов информационных моделей и систем кодирования инфор­мации. 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 ин­формационных моделей 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 информацион­ной модели и системы кодирования информации можно начинать работу по инженерному проектированию средств отображения, позволяющих предъявлять оператору информацию в требуемой форме. Это же относится и к информационно-логическим маши­нам, для которых необходимо составить алгоритмы обработки информации, приведения ее к виду, обеспечивающему восприятие на высоком оперативном уровне.

На всех этапах работы над конструированием информацион­ных моделей 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.

§2. Пространственные характеристики зрительной информации

При проектировании и эксплуатации средств отображения рассматриваются три группы факторов: 1) размещение средств: отображения на рабочем месте и в оперативных залах; 2) опти­мальные размеры знаков и их элементов в разных системах ото­бражения; 3) оптимальная компоновка знаков на средствах ото­бражения. Размещение средств отображения в оперативном зале. Разме­щение средств отображения в поле зрения наблюдателя должно производиться с учетом оптимальных углов обзора и зон наблю­дения.

При рассматривании объектов сложной конфигурации, а также при восприятии объемного и перспективного изображения опти­мальный угол обзора и горизонтальной плоскости составляет 30— 40°. Для восприятия плоского изображения со сравнительно про­стой знаковой индикацией рекомендуется угол обзора 50—60°, охватывающий зону °неясного различения формы (в пределах этого угла наблюдатель замечает происходящие изменения перифериче­ским зрением, а для точного рассмотрения объекта переводит на него взгляд). Предельный угол обзора при одновременном дви­жении глаз и головы составляет 180°. Однако при отображении информации с требованиями высокой скорости ее обработки до­пустимый угол обзора составляет 90°.

В вертикальной плоскости оптимальный угол обзора состав­ляет 0—30° по отношению к горизонтали (15° вверх и 15° вниз от нормальной линии взора). Нормальная линия взора соответст­вует наиболее удобному положению глаз и головы при рассматри­вании объектов и располагается под углом 15° вниз от горизон­тальной линии взора. Максимальный угол обзора в вертикальной плоскости при повороте только глаз составляет 70°, при одновре­менном движении глаз и головы предельный угол видимости со­ставляет 90° вверх и 55° вниз от горизонтали. В соответствии с ними проектируются высота и ширина индикаторов, их пропор­ции. Рассчитываются при заданных размерах индикаторных устройств расположение наблюдателей в горизонтальной и верти­кальной плоскостях, углы наклона индикационных устройств, взаимное расположение индикационных средств на рабочих местах и средств отображения коллективного пользования в оперативном помещении.

Большие экраны, находящиеся на значительном расстоянии от операторов, располагаются вертикально. Исходя из соотношения вертикального и горизонтального углов обзора ширина экрана примерно вдвое больше его высоты. При ширине экрана меньше 10 м отношение ширины экрана к его высоте берется равным 1,3:1. Лучшее для наблюдателя место находится на расстоянии, которое в 2—2,5 раза больше ширины экрана. Максимальное рас­стояние до большого экрана в 8 раз больше ширины экрана. Рас­положение экрана должно производиться с учетом отношения к линии взора наблюдателя. Точность восприятия изображения зависит от величины угла, под которым оно рассматривается. Оптимальный угол наблюдения составляет ±15° к нормали экра­на. При рассматривании изображения сбоку допустимый угол обзора составляет 45° к нормали экрана.

Общие требования к организации оптимальных зон наблюде­ния применимы и при размещении индикаторов на пультах. Дополнительно учитывается необходимость одновременного обзора коллективных средств отображения и индикаторов на рабочих местах. В соответствии с этим расположение ЭЛТ, телевизоров, дисплеев должно быть ниже линии взора. Для сидящего операто­ра расстояние от пола до линии взора составляет 1240—1250 мм.

Расположение индикаторов оптимально в вертикальном угле обзора 45° вниз от горизонтальной линии взора оператора.

Для оптимальных условий наблюдения плоскость лицевых па­нелей индикаторов должна приближаться к перпендикулярному расположению по отношению к линии взора. Это достигается наклоном лицевых панелей. Из практики проектирования рабочих мест оператора наклон трубок составляет от 0—4 до 0—20° к вер­тикали. Пространственное размещение индикационных устройств, невозможно без учета светотехнических характеристик индикато­ров, и прежде всего коэффициента яркости, определяющего види­мую яркость изображения при изменении пространственного поло­жения наблюдателя.

Оптимальные размеры знаков и их элементов. Оптимальные размеры знаков соответствуют понятию оперативных порогов восприятия, при которых обеспечиваются максимальная точность и скорость восприятия и опознания человеком поступающей ин­формации.

Оптимальный размер знаков, предъявляемых да средствах ото­бражения, рассчитывается с учетом яркости знаков, величины кон­траста, вида контраста, сложности графического начертания зна­ков, использования цвета. Предъявляемые знаки подразделяются на две группы: алфавит буквенно-цифровой и алфавит условных знаков.

Допустимый размер букв и цифр при учете только точности считывания на фоне других знаков составляет 18—20°.

При одновременном учете точности и скорости опознания опти­мальный размер знаков составляет 35—40°.

Для читаемости цифр необходимо выдерживать оптимальные соотношения основных параметров знака: высоты, ширины, тол­щины обводки. Толщина линий для знаков обратного контраста составляет 1/10 к высоте знака. Знаки, рассматриваемые на про­свет, могут иметь меньшую толщину обводки — 1/30; 1/40. Эти вели­чины значительно меньше тех, которые рекомендованы для про­порций знаков прямого контраста в силу иррадиации, увеличиваю­щей видимую толщину штрихов и уменьшающей видимое про­странство между элементами знака. Однако в целом ряде случаев уменьшение толщины знаков нежелательно по ряду обстоятельств. Одно из них связано с необходимостью введения цвета как опти­мального кода при отображении информации. Правильная иден­тификация цвета возможна только при размерах цветовых полей не меньше критических. При их дальнейшем уменьшении цвет поверхностей сильно искажается. Для а<15° желтый, зеленый и пурпурный цвета меняют свой оттенок соответственно на сине-зеленый, темно-серый и коричневый. Наибольшему изменению под­вержены желтый и синий цвета, которые при а<2° практически воспринимаются как ахроматические. Поэтому при введении цвета оптимальные размеры знаков рассчитываются, исходя из необхо­димой толщины штрихов для передачи цвета с соблюдением про­порций знака для прямого контраста.

Размер знака в 35—40° при К>60% в указанных пропорциях обеспечивает хорошую их различимость с введением основных ко­довых цветов.

Взаимное расположение линий, образующих знак, в соответст­вии с показателями остроты зрения, влияет на читаемость знаков. Лучшим из начертаний цифр обычного типа считается шрифт Макворта, в котором наклонные линии в знаках расположены под углом в 45°, и шрифт Бергера, в котором буквы и цифры состав­лены прямыми линиями.

Для алфавита условных знаков оптимальная величина знака, обеспечивающая наиболее быстрое и точное восприятие, зависит от сложности их конфигурации. Для знаков простой конфигура­ции, представляющих собой контур — треугольник, квадрат, тра­пецию, овал и т. п., величина оперативного порога опознания со­ставляет 18±1° для наибольшей грани контура. При определении размера сложных знаков следует учитывать как величину знака в целом и величину его детали, так и наименьшее расстояние меж­ду его деталями. При знаках средней сложности — с деталями внутри и снаружи контура, угловой размер знака должен состав­лять 21 ± 1°. Размер наименьшей детали — 4—5°. Если знак слож­ный — с наружными и внутренними деталями, его опознавание затруднено и безошибочная работа осуществляется при больших размерах знаков а=35±2°. Размер наименьших деталей должен составлять 6°.

Оптимальное соотношение величины условного знака и цифро­вой информации, относящейся к нему, 2 : 1 или 1,8: 1.

Знаки, компонуемые из дискретных светящихся элементов. Для отображения алфавитов знаков используются ЭЛТ специаль­ного назначения. Отображаемые знаки компонуются из дискретных светящихся элементов: способом точечных матриц или строчного изображения. Для них определяются число элементов изображе­ния, размер и площадь элементов изображения, расстояние между элементами знака. Оптимальный размер знаков определяется ха­рактеристиками оперативной работы и соотносится с требования­ми, предъявляемыми к печатным знакам.

Минимальная же величина знака зависит от числа элементов, необходимых для их опознания. Для растрового способа мини­мальное число линий растра для букв и цифр равно 10. Для точ­кой матрицы число точек такое же.

Читаемость знаков, образованных с помощью точечных матриц и растровым способом, одинакова, однако операторы предпочи­тают точечные знаки.

Оценка скорости и точности по параметрам необходимого ко­личества элементов разложения для букв русского алфавита и цифр показала преимущество матриц 6x9 и 5X7 при растровом способе знакогенерирования и 8—16 элементов при функцио­нальном.

Следует добиваться неразличимости элементов изображения: точек матрицы, растра и др.

Для получения непрерывного изображения нужно, чтобы рас­стояние между краями соседних пятен было меньше 1°. Для полу­чения изображения с иллюзией непрерывной яркости нужно обес­печить условие, при котором меньше 1° должно быть расстояние между центрами пятен.

Если дискретная структура знака заметна, читаемость знака, помимо перечисленных факторов, определяется воспринимаемой яркостью элементов изображения. Воспринимаемая яркость не за­висит от размеров (площади) элементов, если они составляют не меньше 2°. Однако при меньших размерах воспринимаемая яркость определяется произведением площади изображения на интен­сивность светового потока (закон Рикко) и, следовательно, будет ослабевать с уменьшением размеров светящихся эле­ментов.

Оптимальные характеристики компоновки знаков. В процессе обработки сигналов глаз совершает движения от объекта к объек­ту с их последовательной фиксацией. Содержательная обработка информации осуществляется в момент фиксации, движение же глаз обеспечивает последовательность обработки воспринимаемой информации.

В соответствии с закономерностями этих двух этапов «поведе­ния» глаза формулируются требования к компоновке знаков и их взаимному расположению в контролируемом пространстве.

Требования к компоновке знаков определяются величиной опе­ративного поля зрения и разрешающей способностью двигательной системы глаза. Величина оперативного поля зрения ограничивает количество объектов для одномоментной (200—300 мс) перера­ботки зрительной информации.

Разрешающая же способность глаза определяет плотность рас­положения объектов или одномоментно воспринимаемых групп.

В практике отображения возможны два разных способа пред­ставления информации: организованное и «хаотическое».

К первому относятся формулярный и табличный способы орга­низации знаковой информации.

Формуляр — это объединенные в компактную группу буквы, цифры и условные знаки, кодирующие данные о контролируемых объектах.

Исходя из величины оперативного поля зрения количество зна­ков в строке формуляра не должно превышать 4—5 цифр. Опти­мальное общее число знакомест в формуляре — 12. Это число определено на основании минимального числа фиксаций при счи-тывании формуляра и минимального времени селекции отдельных типов сообщений и расшифровки сведений, закодированных циф­рами и буквами.

Для оптимального выделения информации, кодируемой в фор­муляре на определенных знакоместах, необходимо выдерживать определенные расстояния между его элементами.

Рекомендуются следующие интервалы между элементами фор­муляра:

— между условным знаком и формуляром, к нему относящим­ся, не менее 1/4 высоты условного знака;

— между отдельными знаками в формуляре 1/2 ширины знака; — между строками 1/2 высоты знака.

Табличный способ представляет собой распределение знаков по столбцам и строчкам, имеющим самостоятельное значе­ние. Считывание нужных данных обеспечивается при безоши­бочном определении координат информации, извлекаемой из таблицы.

Точное и безошибочное считывание информации с таблицы осуществляется при ее оптимальной организации, учитывающей общий размер таблицы (в угловых величинах), число столбцов и строк, общее число знаков в таблице, плотность знаков по верти­кали и горизонтали, степень однородности таблицы.

При обычных способах работы с цифровыми таблицами необ­ходимо, чтобы размеры самостоятельных частей таблицы не пре­вышали величины оперативного поля зрения. Плотность располо­жения объектов должна быть больше величины, вызывающей дви­гательные шумы глаза.

Допустимая плотность чисел в таблице зависит от общих раз­меров таблицы, с которой считывается информация. Чем меньше общий размер таблицы, тем с большей плотностью можно рас­полагать числа при сохранении режима быстрого и точного считы­вания.

Оптимальные соотношения плотности чисел и величины табли­цы, в которой возможно точное и быстрое прослеживание чисел или их нахождение по заданным координатам, составляют 3° при плотности в 10°, 5—7° при плотности в 15°, 10—15° при плотности чисел в 20°. При больших таблицах рекомендуемая плотность чи­сел составляет не менее 60°. При плотности в 40—50° безошибоч­ная работа выполняется с большим напряжением.

Соответствие размерам оперативного поля зрения достигается делением общего поля таблицы разграничительными линиями либо другими способами, уменьшающими ее однородность. Рекомендуются интервалы: — между отдельными знаками (цифрами) интервал должен

составлять величину, равную толщине обводки; — между столбцами (числами) — от 1/2 ширины знака до рас­стояния, равного высоте знака.

§з. Яркостные характеристики зрительной информации

В оценку оптимальности яркостного режима включается нор­мирование уровня яркости и ее перепадов в поле зрения наблю­дателя для достижения заданных показателей эффективности обработки зрительной информации. Для оценки качества изобра­жения на индикационных устройствах нормируются значения кон­траста, контрастности или интервала яркостей, необходимого для передачи заданного числа градаций яркости и обеспечения четко­сти изображения, а также уровень и интервал яркостей для пра­вильной передачи в изображении светлотных характеристик ото­бражаемых объектов. Специальная задача решается при исполь­зовании яркости в качестве кода.

Уровень яркости. Оптимальной яркостью считаются те ее зна­чения, при которых обеспечивается максимальное проявление кон­трастной чувствительности — ведущей функции глаза. Показателем максимального проявления функции являются минимальные зна­чения порогового контраста. В табл. 5 даны значения яркостей для объектов разных угловых размеров, начиная с которых обес­печивается наивысшая контрастная чувствительность глаза.

Для практики отображения существенно, что при уровне опти­мальной яркости имеющийся «запас прочности» обеспечивает устойчивость эффективности обнаружения и различения к помехогенным факторам. К последним следует отнести как аппаратурные помехи, снижающие контрастность изображения, так и «зашум­ленность» основного изображения картографическим фоном, вспо­могательными линиями, цветовыми полями. При яркостях, обеспе­чивающих высокую контрастную чувствительность, можно в из­вестных пределах снижать контраст изображения без ухудшения различимости. Приведенные значения оптимальных яркостей отно­сятся лишь к операциям обнаружения объектов простой конфигу­рации с пороговой достоверностью, для вероятности обнаруже­ния 0,5. При различении объектов сложной конфигурации, при требованиях высокой точности опознания и большой скоростиобработки данных вводятся поправочные коэффициенты, увеличи­вающие значения яркости, полученные для задач обнаружения. Яркость фона (для объектов прямого контраста), обеспечиваю­щая наивысшую остроту различения (S=2,5), составляет 104 кд/м2. При различении сложных объектов наивысших значений острота зрения достигает при яркости фона в 3000 кд/м2. Однако с уменьшением яркости острота зрения изменяется не столь резко. Для яркостей 300—200 кд/м2 острота зрения состав­ляет 90% по сравнению с наибольшими ее значениями. Резкое падение остроты зрения наблюдается при выходе из диапазона яркостей дневного зрения, т. е. В<10 кд/м2.

При выборе яркости следует учитывать знак контраста изо­бражения. Острота зрения растет для обратного контраста с уве­личением яркости до 30—31 кд/м2, при дальнейшем ее росте острота зрения падает вследствие иррадиации.

Соотношение яркостей в поле зрения. При установлении опти­мального диапазона яркостей, одновременно находящихся в поле зрения оператора, необходимо обеспечить перепад яркостей, близ­кий к уровню адаптации. Яркости, попадающие в зону слепящих яркостей или в зону неразличимо-черного, резко снижают эффек­тивность работы оператора.

Максимально допустимый перепад яркостей в поле зрения опе­ратора не должен превышать 1 : 100. Оптимальное же соотноше­ние яркостей в поле зрения оператора, обеспечивающее высокий уровень контрастной чувствительности и быстроты различения, составляет 20 : 1 между источником света и ближайшим окруже­нием и 40 : 1 между самым светлым и самым темным участками изображения.

Градации яркости и качество изображения. Для передачи изображения алфавита знаков, условной картинной обстанов­ки и передачи реальных объектов (телевидение, кино) важнейшей характеристикой является число элементов или признаков, необ­ходимых для опознания объекта разных классов.

При опознании алфавита буквенно-цифровых знаков это число составляет 4—10. Для более сложных изображений оно равно 12—17, а опознание некоторых объектов требует четкого выделе­ния до 40 признаков.

В зависимости от типа изображения эти опознавательные эле­менты передаются разным числом градаций яркости. Минималь­ное число при передаче изображения равно двум. Таким числом градаций высвечиваются знаковые, символические сообщения — темные знаки на белом фоне (прямой контраст) или, наоборот, светлые на темном (обратный контраст). В этом случае качество изображения оценивается величиной контраста (К), вычисляемого как отношение разности объекта и фона к большей яркости.

Контраст до 20% рассматривают как малый, до 50%—сред­ний и свыше 50%—высокий. Рекомендуемая зона величины кон­траста лежит в пределах от 65 до 95%; при этом оптимальным является контраст, равный 85—90%. Контраст свыше 90% следует использовать в тех случаях, когда требуется наибольшая четкость изображения, а общее время работы небольшое. При длительной работе предпочтительнее контраст 85—90%.

При отображении же реальных объектов средствами телевиде­ния, кино важно точно передать соотношение яркостей деталей объектов пропорционально их коэффициентам отражения. Для хорошего изображения обязателен расчет числа градаций ярко­сти и определение шага при переходе от одной градации к другой. Для передачи крупных объектов с плавными световыми пере­ходами в соответствии с коэффициентом отражения необходимо не менее 15—40 градаций.

Обеспечение заданного числа градаций яркости возможно лишь при достаточном уровне контрастности изображения (|3), т. е. при интервале яркостей, внутри которого распределены эти градации.

Минимально допустимое значение контрастности, создающее удовлетворительное изображение, создается в интервале 1: 10.

Требуемая контрастность изображения зависит от содержания отображаемой информации и вида контраста. Для передачи слож­ного полутонового изображения с сохранением деталей необходи­мая контрастность составляет 1 : 100. Печатные изображения или изображения, образуемые штриховыми линиями, требуют кон­трастности 1 : 25. Величина контрастности существенно зависит от того, светлее или темнее фона отображаемые объекты. Для зна­ков обратного контраста в связи с необходимостью адаптации к небольшим значениям яркости контрастность приемлема в диа­пазоне 5—10. При высоких уровнях контрастности высвечиваемые знаки кажутся яркими источниками света.

Минимально допустимое значение контрастности при ее считы­вании знаков на фоне помехогенного и однотонного изображения определяется с учетом критериев эффективности считывания та­кой информации. Если учитывается только точность считывания, соотношение яркости полезного изображения и яркости помехи должно быть не меньше 2:1. При одновременном учете быстроты и точности опознания это соотношение увеличивается до 7:1, 9:1. Контрастность изображения снижается при внешнем освещении тем значительнее, чем ниже яркость экрана и чем больше яркость, создаваемая освещением извне. Уровень внешней засветки не дол­жен превышать 3—10% яркости экрана.

В оценку качества отображения входит определение числа градаций, воспринимаемых глазом, и сравнение их с числом гра­даций яркости, передаваемых на средствах индикации. Реальные условия отображения: малая яркость изображения, наличие шу­мов — приводят к невозможности различать отображаемое число градаций яркости из-за снижения чувствительности глаза.

Так, расчетное число различаемых градаций для телевизион­ного изображения составляет 95—100. Однако из-за перепадов яркостей в поле зрения наблюдателя и необходимости переэдаптации в этих условиях глаз различает не более 30—35 градаций, а при помехах число различаемых градаций для лучших металли­зированных экранов составляет 17, а для обычных телевизионных экранов не превышает 8—10.

Число различаемых глазом градаций яркости определяется на основании величины контрастной чувствительности в данных усло­виях по формуле

где т — число различаемых градаций яркости; |3 — контрастность изображения;

Кпор — величина порогового контраста в данных условиях на­блюдения.

Кпор определяют по соответствующим кривым с учетом ярко­сти адаптации, угловых размеров объектов, вида контраста, рав­номерности распределения яркостей в пространстве.

Кодирование яркостью. При передаче информации на средст­вах отображения, где яркость выступает в качестве кода, число градаций ограничивается возможностью абсолютной оценки чело­веком каждой из ступеней яркости. Пределом этой оценки явля­ются 3—10 световых градаций, включая уровень полного затем­нения.

Исходя из этого на средствах отображения типа телевизионных экранов, передающих вторичную обстановку (т. е. освобожденную от помех), используется 5—7 градаций в диапазоне контрастности 10:1. Если уровень яркости служит кодом для передачи качест­венных характеристик сообщений (например важности объектов), пределом числа яркостных градаций являются 4 градации, а наи­более употребляемым числом — 2 градации яркости.

§4. Временные характеристики зрительной информации '

Основная особенность зрительного восприятия — наличие инер­ционности в работе глаза.

Практическое значение этой особенности зрения проявляется в двух аспектах. Первый связан с определением времени экспози­ции зрительных сигналов для неизменности воспринимаемой ин­тенсивности сигнала. Другой связан с определением временных интервалов для ощущения раздельности сигналов, следующих один за другим, и оптимального восприятия каждого из них или, напротив, определения временных интервалов для ощущения слит­ности последовательно предъявляемых сигналов.

________________

1 В этом разделе временные характеристики зрительных сигналов рассматрива­ются лишь как составляющие переменную видимости.

И в том и другом случае исходной для расчетов величиной является время зрительной инерции.

Время инерции определяется яркостью фона. Для яркостей свыше 100 кд/м2 время инерции можно принять равным 50 мс. Для уровня яркостей, с которым работает оператор на всех видах средств отображения, время экспозиции для восприятия не­изменной интенсивности сигнала должно быть не меньше 50 мс. Для восприятия мелькающих сигналов слитными следует обес­печивать величину мелькания, равной или большей критической частоты мелькания (Кчм).

Величину частоты мельканий необходимо учитывать для созда­ния качественного изображения на различных устройствах ото­бражения, основанных на технике дискретных сигналов (телеви­зионные трубки, электронно-лучевые трубки, кино). Мелькание утомляет зрение и отрицательно влияет на качество работы опе­ратора.

Кчм зависит от частоты и относительной длительности светлой фазы. С увеличением длительности темного периода (скважность проблесков) с 0,35 до 0,5 при яркостях 2,5 + 250 кд/м2 Кчм уве­личивается на 3±6%.

Мерцание усиливается при увеличении углового размера мель­кающих полей. Применительно к телевизионному экрану рассчиты­вается Кчм для всего размера трубки и для размера изображения. При проектировании полей больше 2—4° и яркости поля по­рядка 30—100 кд/м2 (что соответствует яркостям телевизионного изображения) частота смены информации должна быть не мень­ше 40 Гц.

В пределах изменения угла наблюдения от 10 до 55° Кчм про­порциональна логарифму углового размера поля зрения, что тре­бует увеличения скорости мелькания на 15 Гц.

Характеристики Кчм для технических условий предъявления знаковой индикации на экранах и электронно-лучевых трубках связаны с небольшими угловыми размерами мелькающих полей до 1°. Кчм при величине знака до 1° с ростом яркости от 1 до 120 кд/м2 возрастает от 14 до 35 Гц. Уменьшение углового раз­мера знака от 1° до 24° изменяет Кчм от 24 до 19 Гц (при ярко­сти 50 кд/м2).

При проецировании знаков с угловым размером 5 + 15° Кчм может быть снижена до 20 кадров/с.

Однако величина Кчм определяется не размерами отдельных знаков, а общей площадью изображения.

Изменение конфигурации знака (а значит, и площади светя­щегося изображения) сказывается на величине критической часто­ты мельканий так же, как и изменение углового размера мель­кающего знака.

§5. Кодирование зрительной информации

Одной из важных является проблема кодирования информа­ции, под которой понимают операцию отождествления символов или групп символов одного кода с символами или группами сим­волов другого кода. Под кодом понимают систему условных зна­ков (символов) для передачи, обработки и хранения (запомина­ния) различной информации. В настоящее время разработаны общие эргономические требования к построению систем кодиро­вания зрительной информации.

При построении системы кодирования объекты и их характе­ристики делят на классификационные группировки. Для этого уста­навливают сходства и различия объектов, распределяют их по значимости и определяют основание деления. Вид алфавита кода выбирают с учетом характера передаваемой информации и задач, решаемых оператором, опираясь на системы знаний, закрепленных в опыте человека. В зависимости от характера и объема переда­ваемой информации устанавливают целесообразность использова­ния одномерного и многомерного кода. Основание кода выбирают исходя из количества кодируемых объектов и их характеристик. Оно должно содержать минимальное число знаков. Основание кода определяют с учетом абсолютной чувствительности глаза (нижнего и верхнего абсолютного порогов), дифференциальной чувствительности зрения по отношению к различным видам алфа­вита и длительности экспозиции. Основание кода для различных видов алфавита должно составлять следующие величины: раз­мер— 5, пространственная ориентация — 8, длина линии — 6, ориентация линии — 4, количество точек (при условии ограничен­ного времени предъявления)—5, буквенно-цифровой алфавит — неограниченное количество комбинаций обозначений, яркость — 4, цветовой алфавит—11, частота мельканий — 4.

При передаче информации о нескольких признаках объекта используют многомерное кодирование. В структуре многомерного кода могут быть использованы сочетания различных видов алфа­вита: формы и цвета; формы и пространственной ориентации; размера, яркости и частоты мельканий.

При группировке знаков в кодовые 'обозначения (формуляры) следует отдавать предпочтение смешанным алфавитам кода. Структура кодового обозначения должна быть неизменной. Пред­почтительно, чтобы крайние знаки кодового обозначения переда­вали наиболее важную информацию. Оптимальное число знаков кодового обозначения — 8, предельное число знаков—12, в от­дельных случаях — до 20 знаков.

При конструировании кодовых знаков при кодировании сле­дует руководствоваться следующими положениями. Основной классификационный признак объекта должен кодироваться контуром. Знак должен быть хорошо различим (иметь достаточный угловой размер и яркость) и представлять собой замкнутую фигуру. В алфавите должно быть установлено оптимальное количествен­ное соотношение признаков знака и признаков объекта. В состав знака должны входить основные и дополнительные детали. Допол­нительные детали не должны пересекать или искажать контур знака (исключение могут составить знаки, выражающие отмену информации, запрещение каких-либо действий, окончание их и т. п.). При конструировании знаков предпочтение следует отда­вать внутренним деталям перед наружными. Детали кодовых знаков должны быть унифицированы.

В качестве опознавательных признаков знаков в пределах одного алфавита нельзя использовать следующие:

число элементов в знаке (исключение могут составить знаки, обозначающие признак множественности без точной количествен­ной характеристики, например отображающие понятия «мало/мно­го», «одиночный /групповой»);

отличие знаков до признаку позитив-негатив;

отличие знаков по признаку прямое зеркальное отражение (за исключением случаев, когда это необходимо для отображения пространственной ориентации или направленности по принципу «вверх/вниз», «влево/вправо», «вперед/назад» и т. п.).

В алфавитах используют знаки симметричной формы с едино­образием ориентации: контуры знаков должны быть по возмож­ности ориентированы в соответствии с основными пространствен­ными осями - горизонталями и вертикалями.

При выборе вида алфавита следует руководствоваться следую­щим. При кодировании различных качественных и количественных характеристик объектов могут использоваться различные виды алфавитов: форма, размер, пространственная ориентация, длина н ориентация линии, количество точек, буквы, цифры, яркость, цвет, частота мельканий.

Форму используют для кодирования класса и вида объекта. Кодирование размером используют для передачи информации, устанавливая соответствие между площадью или линейными раз­мерами знака с характеристиками объекта (размером, удален­ностью, высотой и т. п.), при этом желательно, чтобы шкала размера менялась в геометрической, а не в арифметической прогрессии.

Пространственную ориентацию используют для передачи информации о направлении движения объекта, отклонении от кур­са и т. п.

Для асимметричных фигур изменение пространственной ориен­тации достигается путем поворота фигуры в поле зрения наблюда­теля. Для симметричных фигур в качестве признака пространст­венной ориентации используют утолщение одной из линий конту­ра знака. Длину и ориентацию линии используют для передачи инфор­мации. о скорости и направлении движения цели.

Длина линии не должна иметь более четырех градаций. Целе­сообразно линию делать штриховкой, в этом случае скорость опре­деляется по числу масштабных отметок. Для упрощения счета следует группировать штрихи по 2, 3, 4.

Для повышения точности оценки направления линии исполь­зуют вспомогательные трафаретные сетки.

Количество точек используют для обозначения числа объектов.

При считывании точек в короткие временные интервалы (по­рядка 0,1 с) не следует одновременно предъявлять более пяти точек. Для повышения точности оценки числа одновременно предъявляемых точек необходимо придерживаться единообразия их пространственной ориентации.

Буквенно-цифровой алфавит используют для передачи инфор­мации о дискретно-изменяющихся количественных параметрах объектов, а также для обозначения классов или типов объекта.

Для исключения вероятности смешения знаков выделяют ха­рактерные признаки, отличающие знаки друг от. друга. При этом необходимо выдерживать оптимальные соотношения основных па­раметров знака: высоты, ширины, толщины линии ( по ГОСТ 2930—62).

Яркость знаков выбирают с учетом общей освещенности в кон­кретных условиях труда, частоты и диапазона изменения освещен­ности, перепадов яркости в поле зрения оператора и светлотного контраста.

Цветовой алфавит используют для передачи информации о со­стоянии или значимости объектов.

Частота мельканий может быть использована для привлечения внимания оператора/

Пороговая частота мельканий — 4—6 Гц; Частота мельканий предупреди­тельных сигналов — 0,5—1 Гц; Частота мельканий аварийной сигнализации — 5—6 Гц.

Число одновременно, мелькающих знаков должно, быть не бо­лее 3/

Следует избегать искажения восприятия контура мелькающего знака. Для этого целесообразно, чтобы мелькал не весь знак, а его часть.

Требования к использованию цветового алфавита состоят в сле­дующем. В алфавите следует отдавать предпочтение зеленому, красному, голубому, желтому и фиолетовому цветам. Общее чис­ло используемых цветов может быть увеличено, если обозначения меняются не только по цветовому тону, но и по яркости. Знаки алфавита должны быть хорошо различимы при точном опознании цвета.

Цветовой код применяют при освещении белым цветом, по­скольку видимый цвет зависит от общего освещения. Допустимая яркость цветных знаков в/кд/м2: минимальная—10, рекомендуе­мая— 170, для отраженного света, а также в условиях темновой адаптации — 30—70. Оптимальная угловая величина цветового знака —35—45'.

Для знаков алфавита используют цвета в соответствии с таб­лицей.

Для выделения особо важной информации внутри алфавита (например информации, требующей экстренного принятия реше­ния) применяют дополнительный цвет. Для кодирования инфор­мации, содержащей сообщение о том, что произошло одно из двух (да, нет) равновероятных событий, могут быть использованы крас­ный и синий цвета.

§6. Требования к визуальным индикаторам

Индикаторы нужно конструировать так, чтобы выход их из строя или неисправность становились немедленно очевидными для оператора.

Торговые знаки и наименования завода или фирмы-изготови­теля, так же как и другие обозначения, не связанные с функциями индикатора, не должны находиться на лицевой стороне панели.

Индикаторы необходимо конструировать и размещать так, что­бы оператор мог считывать информацию с требуемой точностью.

Индикаторы следует конструировать и размещать так, чтобы избежать потери информации вследствие отражения внешнего освещения от поверхности индикатора. В некоторых случаях пре­дусматривают специальные средства, предотвращающие ухудше­ние условий восприятия информации. К таким средствам, в част­ности, относятся экраны, колпаки, предохраняющие индикаторы от освещения прямым солнечным светом.

Индикаторы с подсветом. Имеются три основных типа индика­торов с подсветом:

подсвечиваемые панели с одной или многими надписями, несу­щими информацию в виде слов, чисел, символов или сокращений;

простые индикаторные лампочки (сигнальные и др.).;

панели с подсветом, отображающие информацию о готовности системы.

Индикаторы с подсветом применяются для отображения ка­чественной информации, необходимой оператору (главным обра­зом информации, требующей немедленной реакции оператора ли­бо привлекающей его внимание к состоянию системы). Такие индикаторы могут иногда использоваться персоналом, выполняю­щим функции технического обслуживания и регулирования.

Отсутствие подсвета не следует использовать для обозначения таких понятий, как «готовность», «в пределах допуска», или команды «продолжать», а также для обозначения «неисправно­сти», «выхода за допустимые пределы» или команды «прекратить действие»; однако отсутствие подсвета допустимо для указания об отключении питания (например, при индикации надписи «Пи­тание вкл.»). Изменения состояния индикаторов должны отобра­жать изменения функционального состояния системы, а не только результаты действия органов управления.

Световые сигналы предостережения и тревоги, а также сигна­лы, используемые для. отображения состояния комплексов аппа­ратуры системы, располагают отдельно от световых сигналов, показывающих состояние различных компонентов и узлов.

Если индикатор с подсветом связан с органом управления, индикаторную лампу размещают так, чтобы она была однозначно связана с этим органом управления и видна оператору при рабо­те с ним.

Для критичных функций индикаторы нужно располагать в зо­нах оптимальной видимости.

Индикаторные лампы, которые используются редко или исклю­чительно для целей технического обслуживания и регулировки, должны быть закрыты или невидимы при эксплуатации системы, но легко досягаемы.

Если индикаторы предназначаются для использования в усло­виях различной освещенности, в них следует предусмотреть регу­лировку яркости. Пределы регулирования яркости должны обеспечивать хорошую различимость информации, отображаемой на индикаторе, при всех предполагаемых условиях освещенности. Во всяком случае, они не должны казаться светящимися, когда они не светятся, и восприниматься погасшими, когда светятся. В некоторых руководствах и стандартах для индикаторов на лам­пах накаливания рекомендуется использовать лампы с резервными нитями накаливания или сдвоенные лампы, чтобы в случае отказа одной нити лампы сила подсвета уменьшалась, указывая тем са­мым на необходимость замены лампы, но не настолько, чтобы оператор не мог работать.

Для индикаторных ламп требуется предусмотреть контроль. Желательно, чтобы конструкция обеспечивала возможность про­верки всех индикаторных ламп сразу. Панели, содержащие три и менее индикаторных ламп, могут иметь отдельные кнопки для проверки ламп. Если важным требованием является быстрая адаптация к темноте, предусматриваются средства уменьшения яркости свечения всей, индикаторной цепи во время проверки.

Желательно иметь возможность снимать лампы с лицевой сто­роны индикационной панели без применения инструментов или каким-либо иным быстрым и удобным способом. Индикационные цепи проектируются так, чтобы лампы можно было снимать и за­менять, не отключая электропитания, не вызывая опасности по­вреждения компонентов индикаторной цепи и не подвергая опас­ности обслуживающий персонал.

Экраны индикаторов или указателей с надписями (стекла инди­каторов) следует конструировать так, чтобы предотвратить слу­чайную перестановку стекол.

Широкое применение нашли лампы с надписями, которые в большинстве случаев предпочтительнее простых индикаторных ламп. Лампы с надписями могут кодироваться цветом, а также размерами и миганием. Лампы с надписями, предназначенные для обозначения повреждений, причиненных оборудованию или обслу­живающему персоналу (мигающий красный), для предостереже­ния о надвигающейся опасности (желтый), для суммарного кон­трольного сигнала, должны быть заметно больших размеров и по возможности ярче других индикаторов. Надпись на лампе должна быть различима независимо от того, включен индикатор или выключен.

Индикаторы с множественными надписями (пластинки с надпи­сями расположены одна на другой) необходимо конструировать с учетом следующих требований:

когда освещается задняя надпись, она не должна быть затем­нена передними;

задние пластинки с надписями размещаются так, чтобы па­раллакс2 сводился к минимуму;

______________________

2 Параллакс — перспективное (кажущееся) смещение рассматриваемого объек­та, вызванное изменением точки наблюдения.задние надписи должны иметь одинаковую кажущуюся яркость с передними.

Простые индикаторные лампы следует использовать в случаях, когда конструктивные данные не позволяют использовать лампы с надписями. Расстояние между соседними лампами должно быть достаточным для однозначного их обозначения, для правильной интерпретации информации и удобства замены.

Стрелочные индикаторы. Имеются два типа таких индикато­ров: с движущейся стрелкой и неподвижной шкалой; с неподвиж­ной стрелкой и движущейся шкалой.

В зависимости от характера поставленных задач стрелочные индикаторы могут использоваться либо с рукоятками управления, либо без них.

Стрелочные индикаторы с рукоятками применяют для установ­ки заданной величины параметра, а также при восстановлении положения стрелки при ее отклонении от заданной величины. Лучшим типом индикатора в этом случае является движущаяся стрелка с неподвижной шкалой; лучшая форма шкалы — горизон­тальная. Можно использовать и круглые шкалы. Выбор формы шкалы зависит от конкретных условий — величины панели, коли­чества и формы других приборов и т. п. Стрелочные индикаторы с рукоятками применяются также для контроля за объектом пу­тем непрерывного изменения положения одной стрелки при дви­жении другой (операция, слежения). Лучший тип индикатора для подобных задач — движущаяся стрелка с неподвижной шкалой; лучшая форма шкалы — круглая.

Стрелочные индикаторы без рукояток обычно используются, когда решаются следующие задачи:

а) количественное чтение. Оператора интересуют точные чис­ловые значения измеряемого параметра. Однако лучшим прибором является счетчик с цифровым отсчетом, так как цифровые данные оператор воспринимает быстрее и с мень­шим числом ошибок;

б) качественное чтение. Для оператора важны не абсолютные показания, а сведения об изменении того или иного пара­метра исследуемого объекта или тенденции развития про­цесса (возрастает или уменьшается данная величина и т. п.).

Использование индикатора с движущейся стрелкой и неподвижной шкалой обеспечивает наилучшую точность и ско­рость считывания; лучшая форма шкалы — круглая;

в) проверочное (контрольное) чтение.. Оператору важны не количественные данные, а лишь контрольные показания, т. е. ему необходимо знать, работает аппаратура в установ­ленных пределах или нет. Для этого рекомендуется непо­движно закрепленная шкала с движущейся стрелкой; лучшая форма шкалы — круглая;

г) сравнение показателей. Эта операция требует исключительной точности, поэтому для нее также целесообразно при­менять счетчики.

При выборе стрелочного индикатора необходимо знать, в ка­ком временном режиме, он будет использоваться. При коротких экспозициях (менее 0,5 с) точнее считываются показания прибора с подвижной шкалой и неподвижной стрелкой: условия считыва­ния в этом случае приближаются к условиям считывания показа­ний со счетчика. Однако с увеличением экспозиции предпочтение отдается приборам с подвижной стрелкой и неподвижной шкалой. Скорость и точность считывания показаний во многом зависят от формы шкалы. Лучшие результаты дает круглая, за ней сле­дует полукруглая3 и прямолинейная горизонтальная шкалы; худ­шие — вертикальная шкала.

При считывании показаний с одной и той же шкалы результа­ты получаются различные в зависимости от того, с какого участка шкалы ведется считывание. Круглые шкалы дают лучшие резуль­таты при считывании показаний с центрального верхнего сектора, а горизонтальные — с центральной части шкалы (здесь они пре­восходят круглые); по мере же приближения к концам этих шкал скорость и точность считывания значительно падают.

При выборе формы шкалы необходимо учитывать и предпола­гаемую ее длину. Если на панели управления необходимо уста­новить прибор с длинной шкалой, то для повышения скорости и точности считывания показаний рекомендуется:

снабжать шкалу несколькими указателями: одним — для точ­ного считывания и одним или несколькими для считывания, при котором не требуется точности;

на основной шкале размещать подшкалу, с которой ведут бо­лее точное считывание;

объединять шкалу со счетчиком. Такие комбинированные инди­каторы целесообразно применять тогда, когда выполнение задачи предусматривает и качественное, и количественное считывание информации.

Форму шкалы нужно выбирать с учетом характера информа­ции, для которой она предназначена. Так, для приборов, с по­мощью которых контролируются параметры глубины, высоты, тем­пературы, лучшими являются вертикальные шкалы; при этом на глубинометрах показатель нуля должен размещаться у верхнего края шкалы, а на высотометрах — у нижнего.

Точность считывания показаний со шкалы зависит от ее раз­мера, расстояния, с которого ведется считывание, интервала меж­ду отметками.

Шкалы приборов градуируют штриховыми отметками опреде­ленных размеров. Эти отметки подразделяются на главные, сред­ние и малые. Точность считывания возрастает с увеличением интервала между отметками, но лишь до определенного предела. Оптимальная длина основного интервала между главными отмет­ками— 12,5—18 мм (дистанция наблюдения — 750 мм). Дальней­шее увеличение ухудшает считывание показаний прибора.

_______________________

3 Круглой называется дуговая шкала с углом дуги около 360°; полукруглой — дуговая гикала с углом дуги около 180 .

Увеличение числа мелких отметок приводит к снижению ско­рости и точности считывания. Оптимальная величина самого ма­лого интервала равна примерно 1,5 мм или 6—8' (дистанция наблюдения — 750 мм). При увеличении интервала от 3,5' до 6,5' точность и время безошибочного считывания возрастают весьма интенсивно. Однако дальнейшее увеличение интервала (до 10,5') не дает существенных улучшений.

Если стрелка прибора останавливается между отметками шка­лы при считывании показаний, то возникает необходимость зри­тельной интерполяции. Наилучшие результаты интерполяции на­блюдаются тогда, когда оператор должен мысленно делить отме­ченный интервал не более чем на 4—5 частей.

Зависимость между диаметром шкалы и точностью считывания показаний не является линейной. Оптимальные размеры диаметра круглой шкалы (при расстоянии 750—900 мм от глаз оператора) составляют 40—60 мм. Однако существенной разницы в точности считывания шкал диаметром от 35 до 70 мм нет. При уменьшении диаметра до 17—18 мм и менее скорость и точность считывания значительно снижаются. То же наблюдается и при увеличении диа­метра до 120—150 мм.

Эффективность чтения определяется не абсолютной величиной диаметра шкалы, а ее отношением к дистанции наблюдения, т. е. угловыми размерами шкалы. Оптимальные угловые размеры диа­метра шкалы находятся в пределах 2,5—5°.

Наилучшими являются шкалы с ценой деления 1; 5; 10 и соот­ветствующей оцифровкой. Длина оцифрованных отметок должна равняться 0,5—1 длины интервала между отметками, длина не­оцифрованных отметок — 0,5 длины основных отметок. Толщина основных отметок должна составлять 5—10% расстояния меж­ду неоцифрованными отметками — 2/3 толщины основной от­метки.

Цифры на шкалу следует наносить прямыми линиями, и только у основных (главных отметок). Они должны быть простыми, без каких-либо украшений. Точность считывания цифр зависит от со­отношения высоты, ширины и толщины обводки. На последнюю влияют освещение и контрастность: оптимальное отношение тол­щины обводки к высоте цифр при диффузном освещении белых цифр на черном фоне (обратный контраст) составляет 1:10, а при таком же освещении черных цифр на белом фоне (прямой кон­траст) —1:6. Отношение ширины к высоте должно составлять 2 : 3. Расстояние между цифрами должно равняться половине ши­рины цифры.

Важное значение при считывании показаний со шкал имеет расположение стрелок и указателей:

стрелка должна доходить до наименьшей отметки шкалы, но не перекрывать ее (минимальное расстояние между концом стрел­ки и отметкой составляет не менее 0,4—0,8 мм, максимальное — не более 1,6 мм) и находиться как можно ближе к плоскости ци­ферблата, чтобы свести к минимуму параллакс;

конструкция стрелки должна быть простой, толщина острия — не более ширины самой малой отметки шкалы;

рекомендуется, чтобы часть стрелки от центра вращения до са­мого кончика была того же цвета, что и отметки шкалы, а осталь­ная часть — того же цвета, что и плоскость циферблата;

стрелки для прямолинейных шкал должны быть отчетливо видны; их изготавливают довольно широкими у основания, но к концу, обращенному к шкале, они сужаются, переходя в ясно видимую точку;

стрелки не должны закрывать цифр; желательно также, чтобы, цифры были размещены с наружной стороны шкалы.

Если стрелки компактно расположенных шкал в нормальном положении ориентированы в одном направлении, то любое откло­нение стрелки от нормального положения немедленно замечается и времени на проверку показаний требуется значительно меньше, чем в том случае, когда стрелки ориентированы в разных направ-. лениях.

Эффективность работы оператора значительно повышается; с введением дополнительных сигнализаторов. Например, при вы­делении на шкале цветной полоской зоны «Нормально» оператору при контрольном чтении достаточно лишь воспринять и оценить взаимное положение стрелки указателя и отметки-сигнализатора. Отметка-сигнализатор для привлечения внимания оператора долж­на отличаться от других отметок шкалы не только цветом, но и формой. В ряде случаев дополнительные сигнализаторы следует делать подвижными. Это позволяет при изменении зоны «Нор­мально» соответственно изменять и положение отметки. Целесооб­разно также выделять цветом различные участки шкалы, но при условии, что прибор цветным светом не освещен.

Шкалы, размещенные по краям очень больших панелей, снаб­жаются сигнальными лампочками; желательно, чтобы яркость, лампочки при отклонении от нормы менялась.

Таким образом, при конструировании стрелочных индикаторов необходимо учитывать следующие требования:

— стрелочные индикаторы на панели надо устанавливать в плоскости, перпендикулярной линии взора;

— цифры должны быть простыми и нанесены на шкалы верти­кально; значение цифровых показателей на круглых шка­лах возрастает по часовой стрелке;

— градуировка шкал не должна быть более мелкой, чем этого требует точность самого прибора;

— наилучшими являются шкалы с ценой деления 1; 5; 10;

— для шкал, установленных на одной панели, необходимо выбирать одинаковую систему делений и одинаковые цифры;

— при конструировании стрелок параллакс следует свести к минимуму; конец острия стрелки не может быть шире самого малого деления, чтобы не заслонять цифр и отметок;

— при одновременном контрольном считывании по несколь­ким приборам стрелки устанавливаются так, чтобы при нор­мальных условиях работы они имели одинаковое направ­ление;

— для облегчения контрольного считывания рабочие и пере­грузочные диапазоны выделяются цветом;

— необходимо, чтобы фон шкалы был матовым и на стенках приборов не наблюдалось бликов;

— поверхность шкалы не должна быть темнее панели, в то время как каркас шкалы может быть темнее;

— между цветом фона шкалы и цветом делений и надписей нужно сохранять максимальную контрастность.

Освещение шкалы должно быть равномерным, а степень осве­щенности должна регулироваться.

Другие индикаторы. Кроме стрелочных индикаторов применяются счетчики прямого отсчета, печатающие устройства, графо­построители.

Счетчики прямого отсчета используются для получения коли­чественных данных, когда требуется быстрая и точная индикация. 'Счетчики следует ставить как можно ближе к поверхности пане­ли, чтобы свести к минимуму параллакс и тени, обеспечить макси­мальный угол видения.

Если наблюдателю необходимо считывать цифры последова­тельно, они должны следовать друг за другом не чаще двух за 1 с. Чтобы увеличить показания счетчика или произвести сброс, реко­мендуется вращение ручки восстановления или сброса счетчика производить по часовой стрелке. Счетчики, используемые для ин­дикации последовательности работы оборудования, должны сбра­сываться автоматически по завершении работы. Необходимо пре­дусмотреть средства и для ручного сброса.

Счетчики по возможности должны иметь собственное свечение, а поверхность барабанов счетчика и окружающие их поверхности такую отделку, которая сводит к минимуму отсвечивание. Целе­сообразен высокий цветовой контраст цифр и фона (черные циф­ры по белому фону или наоборот).

Печатающие устройства применяют тогда, когда требуется запись количественных данных. Печатная информация должна быть пригодной для непосредственного использования при мини­мальной потребности в декодировании, перемещении или интер­поляции.

Печатающие устройства нужно конструировать так, чтобы обеспечивалось простое и быстрое введение и снятие печатных ма­териалов. Должна быть предусмотрена надежная индикация рас­ходуемого материала (например бумаги, чернил, ленты). Там, где это нужно, печатающие устройства следует располагать таким образом, чтобы на ленте легко можно было делать различные записи и пометки, не снимая ее с самописца. Информация на лен­те должна быть напечатана так, чтобы ленту можно было отры­вать по мере ее поступления из устройства без резания или склеи­вания по частям.

Графопостроители используются для записи непрерывных гра­фических данных. Вычерчиваемые штрихи должны быть легко ви­димы и не закрываться пером или его рычагом. Контраст между вычерчиваемой линией и фоном должен быть не менее 50%. Для выходящего из графопостроителя бланка с вычерченными данны­ми там, где это необходимо или желательно, предусматривается специальное приемное устройство. Для интерпретации графических данных оператор должен иметь вспомогательные средства (на­пример графические кальки), однако эти средства не должны за­темнять или искажать полученные данные. При необходимости графопостроители следует располагать таким образом, чтобы в вычерченной информации можно было производить соответст­вующие записи и пометки, не снимая бланка с графопостроителя.

§7. Интегральные индикаторы

Проведенные в последние годы инженерно-психологические исследования деятельности операторов систем управления выяви­ли определенные трудности, возникающие при работе с визуаль­ными индикаторами.

Применяемые способы выдачи информации на большие группы отдельных приборов, даже достаточно современных и рационально размещенных, не являются оптимальными. Это объясняется преж­де всего 'необходимостью сочетать количественные оценки боль­шого числа отдельных показаний с качественной оценкой ситуа­ций, параметры которых отображаются на приборах.

Одним из путей решения этой задачи является применение ин­тегральных индикаторов, совмещающих информацию сразу о не­скольких параметрах того или иного процесса или ситуации. Это позволяет экономить место на панелях и обеспечивает выигрыш в точности и скорости восприятия.

Особенности интегральных индикаторов заключаются в сле­дующем:

они дают качественную оценку и обеспечивают наглядное со­поставление расчетных данных с фактическими, позволяя тем са­мым более эффективно решать задачи управления;максимальная наглядность обеспечивается свободным переме­щением индексов параметров фактического режима работы или ситуации относительно определенной шкалы; при этом направле­ние движения индекса, обозначающего контролируемый объект, совместимо с направлением самого объекта;

интегральные индикаторы дают более полное представление об общей ситуации, и оператор имеет поэтому возможность прогнози­ровать развитие ситуации, а не только фиксировать происходящие изменения.

Для контроля качественной информации, отображаемой на ин­тегральных индикаторах, целесообразно предусмотреть также представление оператору и точных количественных данных. Инди­каторы количественной информации следует располагать либо на периферии поля зрения, либо запрашивать по вызову (последний способ предпочтительнее).

Разработка новых видов интегральных индикаторов требует тщательного психологического исследования способов приема и переработки информации оператором.

§8. Мнемосхемы

Мнемосхемы представляют средства отображения информации, условно показывающие структуру и динамику управляемого объек­та и алгоритма управления. Мнемосхемы предназначаются для выполнения следующих функций:

наглядно отображать функционально-техническую схему управ­ляемого объекта и информацию о его состоянии в объеме, необхо­димом для выполнения оператором возложенных на него функций;

отображать связи и характер взаимодействия управляемого объекта с другими объектами и внешней средой;

сигнализировать обо всех существенных нарушениях в работе объекта;

обеспечивать быстрое выявление возможности локализации и ликвидации неисправности.

Мнемосхема должна содержать только те элементы, которые необходимы оператору для контроля и управления объектом. Отдельные элементы или группы элементов, наиболее существен­ные для контроля и управления объектом, на мнемосхеме должны выделяться размерами, формой, цветом или другими способами. Допускается выделение составных частей управляемого объекта, имеющих автономное управление.

При компоновке мнемосхемы должно быть обеспечено про­странственное соответствие между расположением элементов на мнемосхеме и расположением управления на пульте оператора.

Допускается размещение на поле мнемосхемы приборов контроля и органов управления, которые при этом не должны закрывать от оператора другие элементы мнемосхемы.

При компоновке мнемосхем должны учитываться привычные ассоциации оператора. Под привычной ассоциацией понимают связь между представлениями, возникающими у человека на осно­ве прошлого опыта. Например, человек привык отображать ка­кой-либо процесс, представляя его развитие слева направо. При компоновке мнемосхемы следует учитывать это привычное пред­ставление и отображать развитие технологического процесса тоже слева направо.

Соединительные линии на мнемосхеме должны быть сплошны­ми, простой конфигурации, минимальной длины и иметь наимень­шее число пересечений. Следует избегать большого числа парал­лельных линий, расположенных рядом.

Форма и размеры панелей мнемосхем должны обеспечивать оператору однозначное зрительное восприятие всех необходимых ему информационных элементов. Предельными углами обзора фронтальной плоскости мнемосхемы должны быть: по вертикали не более 90°, по горизонтали не более 90° (по 45° в каждую сто­рону от нормали к плоскости мнемосхемы).

Если мнемосхема выходит за пределы зоны, ограничиваемой предельными углами обзора, она должна иметь дугообразную форму или состоять из нескольких плоскостей (состыкованных или пространственно разнесенных), повернутых к оператору.

Комплекс мнемознаков, используемых на одной мнемосхеме должен быть разработан как единый алфавит. Под единым алфа­витом понимают комплекс мнемознаков, отображающих систему взаимосвязанных частей управляемого объекта и характеризую­щихся единством изобразительного решения. Необходимо, чтобы алфавит мнемознаков был максимально коротким, а различитель­ные признаки мнемознаков были четкими.

Мнемознаки сходных по функциям объектов должны быть мак­симально унифицированы. Форма мнемознака должна соответст­вовать основным функциональным или технологическим призна­кам отображаемого объекта. Допускается брать за основу конст­руктивную форму объекта или его условное обозначение, принятое в технической документации.

Размеры мнемознака должны обеспечивать оператору наиболее однозначное зрительное восприятие. Угловые размеры мнемознака простой конфигурации должны быть не менее 20'. Угловые разме­ры мнемознака определяют по формуле:

где а — угловой размер мнемознака; s — линейный размер мнемознака; I —расстояние от мнемознака по линии взора.Угловые размеры сложного мнемознака (с наружными и внут­ренними деталями) должны быть не менее 35 утл./мин, а угловой размер наименьшей детали — не менее 6 угл./мин.

Вспомогательные элементы и линии не должны пересекать кон­тур мнемознака или каким-либо другим способом затруднять его чтение.

Яркостный контраст между мнемознаками и фоном мнемосхе­мы должен быть не менее 65%. Значения яркостного контраста (К) в процентах вычисляют по формулам:

при обратном контрасте (мнемознак светлее фона)

где К — яркостный контраст;

В0—яркость мнемознака;

Вф — яркость фона мнемосхемы.

Сигналы об изменениях состояния объекта (включен — отклю­чен, открыт — закрыт) должны различаться особенно четко цве­том, формой или другими признаками. Специальные сигналы (предупредительные, аварийные, неплановой смены состояния и т. п.) должны отличаться большей интенсивностью (на 30—40%) по сравнению с сигналами нормального режима или быть пре­рывистыми (с частотой мигания 3—5 Гц и длительностью сигнала не менее 0,05 с). Допускается совместное применение обоих спо­собов.

§9. Табло коллективного пользования

Табло коллективного пользования — устройство, предназначен­ное для отображения информации и восприятия ее коллективом операторов с расстояний более 4 м. Индикатор, в котором знаки формируются из отдельных элементов, расположенных в одной плоскости, называется знакосинтезирующим. Рабочая поверхность индикатора — плоскость, в которой нормируются и измеряются светотехнические параметры. Исходный знак — цифра определен­ного типа начертания, соответствующая информации, поступаю­щей на табло. Элемент — составная часть структурного рисунка индикатора. Помехозащищенность индикатора — свойство, позво­ляющее обнаруживать на индикаторе помехи, выражающиеся в исчезновении одного из элементов, образующих знак, или появлении лишнего элемента, либо обнаруживать помехи и опознавать операторам исходные символы при одном недостающем или одном лишнем элементах. Цифровые знакосинтезирующие электролюми­несцентные индикаторы классифицируют по характеру помехо­защищенности, субъективной оценке качества начертания цифр, по цвету и яркости свечения и величине коэффициента отражения рабочей поверхности индикатора.

По характеру помехозащищенности при единичном сбое в це­пях коммутации4 индикаторы делятся на три класса: 1) индика­торы, исключающие возможность обнаружения помехи и восста­новления оператором исходного знака (5-, 6-, 7-, 8-, 9-, 10-элемент-ные индикаторы); 2) индикаторы, обеспечивающие возможность обнаружения помехи, но исключающие возможность восстановле­ния исходного знака (6-, 7-, 8-, 9- и 10-элементные индикаторы); 3) индикаторы, обеспечивающие возможность обнаружения поме­хи и восстановления исходного знака (7-, 8-, 9- и 10-элементные индикаторы) 5.

По субъективной оценке качества начертания цифр индикаторы делятся на три группы: 1) с привычным начертанием; 2) с удов­летворительной привычностью, начертания; 3) с непривычным на­чертанием, рассчитанным на обученных и специально подготов­ленных операторов.

По цвету свечения индикаторы могут быть: зеленые, голубые, красные и желтые. Индикаторы зеленого цвета свечения по ярко­сти в кд/м2 делятся на семь групп: 1) —10; 2) —15; 3) —20; 4) —30; 5) —45; 6) —65; 7) —90.

Индикаторы голубого, красного и желтого цветов свечения по яркости в кд/м2 делятся на шесть групп: 1)—5,0; 2) —7,5; 3) — 10,0; 4) — 15,0; 5) —20,0; 6) —30,0.

При значении яркости индикатора, совпадающей с граничным значением двух групп, индикатор относится к низшей группе.

По величине коэффициента отражения рабочей поверхности индикаторы делятся на шесть групп: 1 — индикаторы с коэффи­циентами отражения более 0,30; 2 — индикаторы с коэффициента­ми отражения 0,30—0,20; 3 — индикаторы с коэффициентами отра­жения 0,20 — 0,10; 4 — индикаторы с коэффициентами отражения 0,10—0,06; 5 — индикаторы с коэффициентами отражения 0,06— 0,03; 6 — индикаторы с коэффициентами отражения менее 0,03.

Тип индикатора характеризуется его структурным рисунком, представляющим изображение, на котором показываются число, форма и взаимное расположение элементов, из которых форми­руются знаки. На одном типе индикатора допускается наличие одного или нескольких типов начертания цифр, под которым понимают сово­купность десяти структурных рисунков цифр от 0 до 9 данного типа индикатора. Тип начертания цифр определяется способом формирования цифр из элементов.

_______________________________

4 Единичный сбой в цепях коммутации — искажение кодовой комбинации управ­ляющего сигнала, приводящее к высвечиванию одного элемента, не входящего в состав воспроизводимого знака, или к погасанию одного из элементов, со­ставляющих воспроизводимый знак.

5 Индикаторы могут выполняться с десятичным знаком (точкой, запятой), ко­торый не входит в число элементов.

Индикаторы могут иметь вертикальное или наклонное распо­ложение цифр. Угол наклона должен быть не более 10° от верти­кального положения.

Формат цифр определяется отношением ширины знака к его высоте. Отношение ширины знака к высоте должно составлять 2:3. Минимальное расстояние от наружной кромки знака до внут­ренней кромки корпуса индикатора при вертикальном положении цифр составляет не менее 5 мм; при наклонном — не менее 2,5 мм. Десятичный знак должен располагаться справа от цифры.

Помехозащищенность индикаторов определяется типом начер­тания цифр. Типы начертания цифр на индикаторах 2-го класса должны обеспечивать возможность объединения элементов в такие порядки, при которых структуры искажений6, возникающие на индикаторе при единичном сбое в цепях коммутации, отличаются от структур нормально отображаемых цифр7 одним или несколь­кими элементами.

Типы начертания цифр на индикаторах 3-го класса должны обеспечивать возможность объединения элементов в такие поряд­ки, при которых структуры искажений при единичном сбое в цепях коммутации отличаются одним или несколькими элементами не только от структур нормально отображаемых цифр, но и между собой.

Считывание информации с индикаторов 2-го и 3-го классов при необходимости надежного обнаружения помехи, а также вос­становления исходной информации (предназначенной для отобра­жения «а табло) должно производиться специально обученными операторами. Обучение должно проводиться по специальной методике.

Для надежного обнаружения помехи обученными операторами на индикаторах 2-го класса, а также надежного обнаружения по­мехи и восстановления исходной информации на индикаторах 3-го класса должны выполняться условия, обеспечивающие опти­мальное восприятие информации, при этом контраст знака должен быть не менее 70%.

Восприятие информации с индикаторов определяется рядом параметров. К числу основных параметров, обеспечивающих опти­мальные условия восприятия, относятся: яркость знака и его размеры; контраст знака; внешняя освещенность; дистанция наблю­дения; угол обзора; соотношение яркостей свечения рабочих и нерабочих элементов индикатора; равномерность яркости свечения отдельных элементов в пределах одного индикатора и отдельных индикаторов в пределах всего информационного поля табло; цвет свечения индикатора; коэффициент отражения рабочей поверхно­сти индикатора.

____________________________

6 Структура искажения — строение изображения, возникающего на индикаторе при единичном сбое в цепях коммутации и не предназначенного для высвечи­вания информации.

7 Структура нормально отображаемого знака — строение изображения знака, предназначенного для высвечивания информации.

Величина контраста между знаком и фоном должна быть не менее 60%. Расчет и измерение контраста должны производиться по специальной методике.

Минимальные угловые размеры знака должны быть не менее 12 мин; максимальные — не более 46 мин. Максимальный угол обзора при размерах цифр 46 угл./мин не должен превышать ±50°, при размерах цифр 12 угл./мин ±30°. (Знаки ± обозначают любые противоположные углы обзора относительно линии, пер­пендикулярной к рабочей поверхности индикатора.)

Допустимая неравномерность яркости свечения отдельных эле­ментов одного и того же индикатора не должна отличаться от но­минального значения более чем на ±10%. Расчет неравномерно­сти яркости свечения элементов одного и того же индикатора и отдельных индикаторов табло должен производиться по специаль­ной методике.

Допуск на яркость не зависит от цвета свечения индикатора. Допустимые величины отклонения яркости от номинального зна­чения должны соответствовать приведенным в табл. 7.

Оптимальные условия восприятия обеспечиваются при парамет­рах, приведенных в табл. 8. Уровни освещенности и углы обзора, меньшие приведенных в указанной таблице величин, а также более высокие яркости индикатора—оптимальные условия восприятия не нарушают, в связи с чем могут быть использованы при кон­струировании и эксплуатации табло коллективного пользования наравне с указанными.При цветовом кодировании информации величина яркости ин­дикаторов зеленого цвета свечения не должна превышать яркость индикаторов голубого, красного и желтого цветов свечения.

Допустимое соотношение яркости рабочих и нерабочих элемен­тов индикатора должно быть не менее 7—8 раз. Допустимые соот­ношения яркости рабочих и нерабочих элементов индикатора должны соответствовать приведенным в табл. 9. Значения яркости нерабочих элементов индикатора, указанные табл. 9, допускаются также при более высоких уровнях внешней освещенности и ярко­сти знака.

Яркость и контраст индикаторов зеленого, голубого, красного и желтого свечения, применяемых в одном табло, должны быть равными.

Уровни яркости индикаторов, указанные в табл. 7, могут быть снижены при снижении внешней освещенности.

Допустимые значения яркости при различных уровнях внеш­ней освещенности должны соответствовать приведенным в табл. 10.

Освещенности, меньшие приведенных в табл. 8 значений, а также более высокие уровни яркости оптимальные условия воспри­ятия не нарушают, в связи с чем могут быть использованы при конструировании и эксплуатации табло коллективного пользова­ния наравне с указанными. Уровни яркости индикатора, указанные в табл. 8, могут быть снижены, а освещенность — увеличена при уменьшении коэффициента отражения рабочей поверхности инди­катора.

Допустимые значения яркости и освещенности при различных коэффициентах отражения рабочей поверхности индикатора долж­ны соответствовать приведенным в табл. 10.

Освещенности, меньшие приведенных в табл. 10 значений, а также более высокие уровни яркости индикатора оптимальные условия восприятия не нарушают, в связи с чем могут быть ис­пользованы при конструировании и эксплуатации табло коллек­тивного пользования наравне с указанными.

Величина коэффициента отражения рабочей поверхности ин­дикатора должна определяться по специальной методике.

Общие требования к табло определяются совокупностью тре­бований, предъявляемых к эксплуатации табло и управляющему оборудованию.

Допускается применение 5- и 6-элементных индикаторов 1-го класса в табло, основным требованием к которым является мини­мальный объем управляющей аппаратуры, не требуется помехоза­щищенности от единичного сбоя в цепях коммутации и допускает­ся удовлетворительное или непривычное начертание цифр.

Допускается применение 7-, 8-, 9- и 10-элементных индикаторов 2-го класса табло, для которых основным требованием является привычность начертания цифр, а объем управляющей аппаратуры и помехозащищенность имеют менее существенное значение.

Допускается применение 6- и 7-элементных индикаторов 2-го класса в табло, для которых необходимо обнаружение помехи приограниченном объеме управляющей аппаратуры и удовлетвори­тельной привычности начертания цифр.

Допускается применение 8-, 9- и 10-элементных индикаторов 2-го класса, для которых необходимо обнаружение помехи при привычном начертании цифр и не преследуется жесткое ограниче­ние объема управляющей аппаратуры.

Допускается применение 7- и 8-элементных индикаторов 3-го класса в табло, для которых первостепенное значение имеет воз­можность обнаружения помехи и восстановления оператором ис­ходной информации при ограниченном объеме управляющей ап­паратуры и удовлетворительной привычности начертания цифр.

Допускается применение 9- и 10-элементных индикаторов 3-го класса в табло, для которых первостепенное значение имеет воз­можность обнаружения помехи и восстановления исходной инфор­мации при привычном начертании цифр и не преследуется жест­кое ограничение объема управляющей аппаратуры.

Индикаторы с размером цифр 40 мм применяются в табло, рассчитанные на прием информации с дистанций от 3 до 12 м. Индикаторы с размерами цифр 60 мм применяются в табло, рас­считанные на прием информации с дистанций от 4,5 до 18,0 м. Ин­дикаторы с размерами цифр 80 мм применяются в табло, рассчи­танные на прием информации с дистанций от 6 до 24 м.

Максимальная глубина «утопленности» знака по отношению к плоскости информационного поля табло [плоскость, образованная рабочими поверхностями отдельных индикаторов] должна состав­лять не более 5 мм.

Расстояние между строками табло, измеряемое по вертикали от нижней кромки знака в верхней строке до верхней кромки зна­ка в нижней, должно быть не менее 1,0—1,5 высоты знака.

Расстояние между столбцами, измеряемое по горизонтали от боковой кромки знака в одном столбце до боковой кромки знака в другом, должно быть не более ширины знака.

Для цветового кодирования информации могут использоваться индикаторы зеленого, голубого, красного и желтого цветов свече­ния. При этом яркость знака и контраст на применяемых индикато­рах должны быть равными.

Рекомендуется применять в табло индикаторы только одной группы яркости для каждой группы цвета свечения. Допускается применять в табло индикаторы разных групп яркости при усло­вии обеспечения яркости табло в пределах одной группы яркости. При необходимости яркостного кодирования отображаемой инфор­мации допускается применение в одном табло индикаторов раз­личных групп яркости. Источники освещения не должны создавать бликов на рабочих поверхностях индикаторов табло.

§10. Методы трехмерной индикации

В технике отображения информации пространственные при­знаки ситуации крайне невыразительны. Операторам на основании этих признаков или каких-либо априорных сведений приходится самим дополнять двухмерное отображение ситуации собствен­ными представлениями о пространстве, в котором находятся или перемещаются управляемые объекты. Естественно, что эти представления характеризуются большей или чаще меньшей пол­нотой с точки зрения их адекватности задачам управления.

Все чаще появляются сообщения о ведущихся поисках в обла­сти создания трехмерных индикаторов [17, 18]. На создание та­ких индикаторов направлено сейчас множество разработок: от наи­более простых вариантов, например механическое устройство для рисования в трех измерениях, где для двух измерений используют­ся два пера с разными чернилами, а для третьего — глубины — изменение расстояния между перьями [3], до наиболее слож­ных, например голографических методов отображения инфор­мации.

Трехмерные индикаторы делятся на три основные группы: 1) объемные, 2) «иллюзорные» и 3) изобразительные, хотя дейст­вительно трехмерны только объемные индикаторы, где воспроизво­дятся ширина, высота и глубина [21]. Изобразительные индикато­ры — самые простые из этих групп: это обычные двумерные ин­дикаторы, в которых для обозначения третьего измерения приме­няются символы.

В иллюзорных индикаторах используются только два измере­ния, а впечатление объемности создается благодаря стереоскопи­ческому эффекту. Такие индикаторы бывают панорамными и с двойными изображениями. Перспективным методом трехмерной индикации с использованием двойных изображений является ксография, дающая возможность осуществлять фотографирование и печатание предметов с воспроизведением глубины. Процесс ксо­графии заключается в использовании специальной камеры и сетки, помещенной перед пленкой и делящей изображение на ряд вер­тикальных полос. После обычного проявления и печатания плен­ка покрывается рядом специальных пластмассовых полосок, по­зволяющих наблюдателю видеть каждым глазом различное изо­бражение, что и создает эффект объемности.

В объемных индикаторах для трехмерного воспроизведения при­меняют специальные индикаторные устройства: электронно-луче­вые трубки с вибрирующим экраном, дающим возможность воспро­изводить изображение глубины; системы, создающие ионизацию таза, локальное возбуждение которого происходит в нужных точках трехмерной координационной матрицы; объемные гисто­граммы.

Каждый из описываемых методов обладает рядом недостатков: электромеханические проблемы, связанные с креплением экрана, сложности, связанные с обеспечением памяти и коммутации, с воз­можностью быстрой смены информации,— все это создает опреде­ленные трудности использования их в системах предъявления ин­формации.

Одним из современных перспективных методов трехмерной ин­дикации является метод голографии — процесс фотографической записи интерференционной картины, дающий объемное изображе­ние объекта в результате расщепления лазерного луча на две час­ти, одна из которых освещает непосредственно пленку [опорный луч], а другая — объект, световые волны от которого отражают­ся на пленку, складываясь со световой волной опорного луча. При освещении лучами лазера проявленной фотопластинки восстанав­ливается изображение первоначальной картины во всей ее глуби­не. Впечатление трехмерности настолько правдоподобно, что на­блюдателю хочется потрогать отображенный объект руками. Голо­грамма одинаково четко изображает как далекие, так и близкие предметы. Замечательное свойство голограмм состоит в том, что при их освещении создается впечатление реальности видимого изо­бражения, более того, изменяя свое положение, наблюдатель мо­жет заглянуть за лежащие на переднем плане предметы точно так же, как при восприятии реальной картины. Использование гологра­фии наиболее эффективно при отображении информации об от­дельных объектах или небольших группах, когда необходима вы­сокая степень точности воспроизведения.

По сравнению с проектированием все более совершенных средств индикации проектирование и конструирование органов управления к трехмерным системам индикации значительно от­стают. Отсутствуют достаточно квалифицированная инженерно­психологическая и эргономическая оценка и экспертиза вновь соз­даваемых органов управления. В результате создается несоответствие между новейшими средствами индикации, такими, как трех­мерные индикаторы, и органами управления.

При работе с электронно-лучевыми индикаторами для решения задач обнаружения, опознания, слежения обычно используются три типа устройств: 1) световое перо, 2) ручка управления, 3) шариковый регулятор.

Световое перо — это фотоэлектрический датчик, который слу­жит для считывания информации непосредственно с индикатора. Основное достоинство такого устройства — быстрота реакции. Опе­ратор должен лишь направить его в нужную точку на индикато­ре и нажать кнопку включения, а вычислительная машина, получая; информацию от светового пера, автоматически определяет коорди­наты цели. Световое перо применяется для приближенного быст­рого указания положения цели, когда точность не является кри­тичным параметром.

Ручка управления представляет собой рычаг, который может перемещаться в двух координатах по X и Y. Она снабжена датчи­ками, работающими в двух режимах: 1) вращения (след на экра­не перемещается в указанном направлении с постоянной скорос­тью), 2) пропорционального перемещения (след перемещается на расстояние, пропорциональное величине перемещения ручки управ­ления).

Перемещение ручки индицируется на экране движением спе­циального символа (эхо-сигнала), показывающего оператору, ка­кому участку экрана соответствует положение органа управления. Ручка управления может перемещаться с высокой скоростью на сравнительно большое расстояние.

Шариковый регулятор представляет собой устройство, кото­рое может поворачиваться в любом направлении для перемещения на экране эхо-сигнала. Работа с шариковым регулятором произ­водится значительно медленнее, чем со световым пером и ручкой управления, но результаты точнее.

§11. Сигнализаторы звуковые (неречевых сообщений)

Сигнализатор — это индикатор, предназначенный для предъяв­ления человеку сведений в случаях, когда требуется специальное привлечение его внимания. К звуковым сигнализаторам неречевых сообщений относятся источники звука, используемые на рабочем месте для подачи аварийных, предупреждающих и уведомляющих сигналов (например, сообщение одномерное; сообщение короткое; сообщение требует немедленных действий; место приема информации слишком освещено или затемнено; повышенные ускорения; зрительный анализатор оператора занят и др.).

Основные технические характеристики используемых звуковых сигналов неречевых сообщений указаны в табл. 12.

Звуковые сигнализаторы неречевых сообщений должны:

обеспечивать привлечение внимания работающего оператора путем неожиданной подачи сигнала, изменением уровня звуко­вого давления, модуляции по частоте и уровню звукового давле­ния, увеличением длительности звучания, частоты следования;

сообщать оператору об отказе или изменениях в системе «че­ловек— машина»;

не перегружать слуховой анализатор работающего оператора;

не отвлекать внимание других операторов;

не мешать речевой связи;

не утомлять работающего оператора, не оглушать его при уве­личении уровня звукового давления сигнала и не пугать при не­ожиданном появлении, что может привести к нарушению деятель­ности оператора.

В звуковых сигнализаторах при наличии ручного отключения должен быть обеспечен автоматический возврат схемы в исходное положение для получения очередного управляющего сигнала.

Частотная характеристика тональных сигналов должна быть в пределах полосы 200—5000 Гц. При наличии высокочастотного маскирующего шума допускается расширение предела до 10 000 Гц. При наличии в помещении постов управления акустиче­ских экранов частотная характеристика тональных сигналов ре­комендуется в пределах полосы 200—1000 Гц. При изменениях частоты тона шаг изменения должен быть не менее 3% по отно­шению к исходной частоте.

Предупреждающие и аварийные сигналы должны быть преры­вистыми. Несущая частота предупреждающих сигналов должна быть 200—600 Гц при длительности сигналов и интервалов между ними 1—3 с. Несущая частота аварийных сигналов должна быть 800—2000 Гц при длительности интервалов 0,2—0,8 с.

Уровень звукового давления сигналов у входа в наружный слуховой проход органов слуха человека на рабочем месте должен быть в пределах полезного динамического диапазона, т. е. от 30 до 100 дБ, При маскировке шумом предельно допустимые уровни звукового давления сигналов должны быть от 110 до 120 дБ (см. табл. 13). При изменениях уровня звукового давления шаг изме­рения должен быть не менее 3 дБ. Уровень звукового давления аварийных сигналов должен быть не выше 100 дБ. Уровень звуко­вого давления предупреждающих сигналов должен быть не выше 80—90 дБ. Уровень звукового давления уведомляющих сигналов должен быть ниже не менее чем на 5% по отношению к уровню звукового давления аварийных сигналов.

Длительность отдельных сигналов и интервалов между ними должна быть не менее 0,2 с. При изменениях длительности звуко­вых посылок шаг измерения должен быть не менее 25% по отно­шению к исходной длительности. Длительность звучания интен­сивных звуковых сигналов не должна превышать 10 с.

Модуляция сигналов должна производиться изменениями амп­литуды и частоты. При амплитудном модулировании глубина мо­дуляции должна быть не менее 12%. При частотном модулирова­нии глубина модуляции должна быть не менее 3% по отношению к несущей частоте.

При маскировке шумом используют звуковые сигналы, частота которых возможно больше отличается от наиболее интенсивных частот шума. Необходимо обеспечивать превышение порога мас­кировки звуковых сигналов от 10 до 16 дБ (табл. 13).

При маскировке тональными сигналами используют звуковые сигналы, частота которых максимально отличается от частоты мас­кирующего тона.

§12. Словесные сигналы предостережения

Эти сигналы состоят из начального настораживающего сигна­ла (неречевого) для привлечения внимания и обозначения общей задачи, а также из краткого стандартизированного речевого сиг­нала (словесного сообщения), который идентифицирует конкрет­ные условия и предлагает соответствующие действия.

Уровень словесных сигналов тревоги для критичных функций должен быть по крайней мере на 20 дБ выше уровня помех в ме­сте расположения оператора, принимающего сигнал.

Голос, используемый для записи словесных сигналов предосте­режения, должен иметь хорошую дикцию и быть хорошо развитым. Словесный сигнал предостережения дается официальным, беспри­страстным и спокойным голосом. Слова должны быть, во-первых, разборчивыми, во-вторых, соответствующими смыслу ситуации (условий), и, в-третьих, краткими.

Критичные сигналы предостережения следует повторять с па­узой не менее 3 с между сообщениями до тех пор, пока положение не будет исправлено.

Система словесного предупреждения должна иметь блокировку режимов, выполненную таким образом, чтобы не допустить пере­дачи сообщения, не имеющего смысла для существующих в дан­ное время условий.

Громкость звукового сигнала предостережения должна регу­лироваться оператором или автоматическим механизмом с учетом производственных условий и факторов безопасности, операторов. Движение регулятора громкости должно быть ограничено, чтобы любой сигнал был слышен оператору.

В системе предостерегающей сигнализации предусматриваются средства для ручного установления и регулировки громкости. Длительность звуковых сигналов предостережения должна быть не менее 0,5 с и может продолжаться до соответствующей реакции (корректирующего действия) оператора или автомата. Завершение -корректирующего действия должно автоматически прекращать сигнал.

В аварийных ситуациях не следует использовать сигналы, ко­торые остаются включенными или нарастают, если их отключение может мешать необходимым корректирующим действиям.

ЛИТЕРАТУРА

1. Аветисов Э. С, Розен блюм О. 3. Офтальмоэргономика (предмет, задачи и методы исследования).— В кн.: «Офтальмоэргономика» (сборник научных трудов). М., изд. Мин-ва здравоохранения РСФСР, 1976.

2. Венда В. Ф. Инженерная психология и синтез систем отображения инфор-

мации. М., «Машиностроение», 1975.