2.7.1. Моделирующие эргономические комплексы
Для проведения комплексных исследований, ориентированных на решение задач проектирования систем "человек —машина" и их оценки, разрабатываются и создаются моделирующие эргономические комплексы (стенды), которые зачастую представляют уникальные сооружения. Моделирующие эргономические комплексы незаменимы в тех случаях, когда экспериментальные исследования в реальных условиях затруднительны, экономически невыгодны или вообще невозможны из-за опасности для жизни или здоровья человека, сложности систем "человек —машина", значительных их размеров.
Научно-технический комплекс ВВС в Российском институте авиакосмической медицины предназначен для эргономических исследований и испытаний макетных и опытных образцов оборудования. Этот и другие подобные экспериментальные стенды включаются в общую систему создания летательных аппаратов. Выполняемые на них эргономические исследования и разрабатываемые
65
проектные предложения становятся составной частью единого процесса проектирования. Исследования на рассматриваемых комплексах обеспечивают преемственность наземных и летных испытаний, связанных с человеческими факторами в технике, а также позволяют осуществлять оценку основных идей проектов и принципов, закладываемых при конструировании новых кабин и систем управления, оценку образцов оборудования и рациональное построение методики испытаний с учетом возможностей и особенностей летчика, включая выбор критериев оценки авиационного оборудования [36].
Разработанный в американском Научно-исследовательском центре им. Эймса моделирующий комплекс стоимостью 8.5 млн. долл. установлен в помещении с полезной площадью 1200 м2. Его основными компонентами являются исследовательская лаборатория, два летных тренажера, три макета рабочих мест диспетчеров управления воздушным движением и три макета самолетных кабин. Это оборудование позволяет моделировать полеты 36 самолетов в воздушной обстановке, максимально приближенной к реальной.
Моделирующий комплекс (летательный тренажер) самолета "Боинг-727-200", созданный фирмой "Сингер-Линк" и установленный на подвижном основании с шестью степенями свободы, обеспечивает имитацию всех наземных операций и операций пилотирования с воспроизведением натуральных шумов при работе силовых установок, аэродинамических шумов и звуков выпуска или уборки шасси. Создание второго тренажера осуществлялось на базе концептуальных проработок перспективного пассажирского самолета.
Комплекс позволяет воспроизводить цветные изображения различных аэропортов, наблюдаемые через остекление кабины в сумерках и ночью. При этом с помощью светящихся точек обозначаются различные объекты, а также текстура земной поверхности и поверхности зданий в условиях естественной освещенности или при освещении посадочными огнями самолета. Комплекс позволяет также воссоздать обстановку в дневных условиях и реальную обстановку в условиях тумана, облачности,* кратковременного снегопада или ливня. Кроме того, через него может передаваться воздушная и наземная обстановка от имитатора управления воздушным движением.
Системное моделирование явилось основанием для разработки английским Национальным институтом сельскохозяйственной техники эргономического моделирующего комплекса [37], позволяющего изучать и оптимизировать все параметры рабочего места, влияющие на комфортность и безопасность труда. Комплекс включает макет рабочего места тракториста в натуральную величину. С его помощью можно моделировать все условия труда (шум, вибрации и др.), исследовать рабочие позы человека в ситуациях, приближенных к реальным. Макет установлен на алюминиевой несущей системе, которая под действием трех гидроцилиндров может испытывать смещения и вибрации в трех направлениях: продольном, поперечном и вертикальном.
Созданный комплекс знаменует переход к принципиально новому методическому подходу эргономического проектирования трактора по сравнению с традиционным, в основе которого лежат вычленение одного параметра рабочего места и преобразование его до оптимального значения. Практика показала, однако, что получаемые на экспериментальных стендах и опытных образцах машин значения далеко не всегда соответствуют тем, которые наблюдаются на машинах, работающих в реальных условиях. Так, не оправдала себя установка эргономистов и конструкторов на максимальное глушение шума в кабине: оказалось, что фермеры эффективно используют каналы слухового контроля работы механизмов тракторов и потому сознательно нарушают герметизацию кабины. Полностью остекленные кабины проектировались в расчете на обязательное использование кондиционеров, без которых в кабине возникает "парниковый эффект", однако высокая стоимость и недостаточная надежность кондиционеров препятствуют их широкому применению. Исследовать динамику какого-либо параметра в зависимости от группы других, имитировать с помощью экспериментальных стендов реальные условия, в которых работает тракторист, и помогает созданный комплекс.
Проблема шума изучалась на моделирующем комплексе путем предъявления трактористу—испытуемому записанных на магнитную ленту реальных шумов, возникающих при характерных неисправностях машины. Шумы воспроизводились в произвольном порядке через случайные временные интервалы. О своих реакциях испытуемый сообщал либо устно, либо нажатием на кнопку или педаль (имитация естественной реакции на неисправность). Было установлено, что реакции испытуемого не всегда адекватны и часто запаздывают. Исследования указали также на необходимость облегчения контроля работы машины на слух, в связи с чем изучались два пути: применение устройств для усиления информативных шумов и активное подавление обычных фоновых шумов.
Особое внимание уделялось проведению стендовых и полевых испытаний гидростатических систем рулевого управления и систем с сервоприводом, для чего на различных скоростях исследовалась точность управления трактором. Было выявлено, что повышенная скорость и чувствительность системы управления вынуждают тракториста сосредоточивать внимание на движении агрегата, а на контроль качества работы не остается времени (при уборке свеклы, например, в этих условиях потери возрастают в среднем на 13%). По результатам исследований разработана новая система управления, отвечающая реальным особенностям труда тракториста.
На этой установке исследовались различные типы сидений. При этом оценивались толщина и угол наклона подушки, угол наклона и кривизны спинки, плотность и мягкость обивки и другие параметры, включая степень поглощения подвеской сиденья вибраций платформы. Результаты исследований на стенде позволили определить требования к "идеальному сиденью", его геометрии, морфологии в соответствии с особенностями трудовой деятельности тракториста.
66
Еще один моделирующий эргономический комплекс и его использование описываются в приложении 2.