Част трета ергономична характеристика

Ергономичната характеристика на Машината включва разглеждане на:

• 
  Машината като специфична конфигурация от средства за представяне на информация и органи за управление;
  
• 
  работното място, определено чрез работна поза, работ­ни и зрителни зони и функционалните компоненти: рабо­тен плот/ маса или пулт за управление, стол, подложка
  за крака.
  

Чрез средствата за представяне на информация (СПИ или индикатори) човекът-оператор получава информация за състоянието на обекта за управление. Конкретните типове СПИ, техният брой и начините за взаимното им разположение се избират, като се отчитат особеностите на работа на анализаторите (преди всичко зрителния), закономерностите по формиране на информационния модел за обекта на управление, функциите на човека-оператор в СЧМС, последователността и степента на важност на изпълняваните операции, изискваната скорост и точност на работа [3].

Задачата на индикаторите е да направят постъпващата към човека информация осезаема зрително, слухово или чрез допир (тактилно). При зрителните индикатори представянето става чрез движение на стрелка, дължина на стълб, чрез цифри, или сравняване на видими величини. При звуковите индикатори информацията се предава чрез височина на тона или сила на звука. При тактилните индикатори информацията се представя чрез трептения на индикатора (честотни или амплитудни) или чрез промяната на положението им [14].

Средствата за представяне на информация са техническата основа за построяване на информационен модел на процеса за управление, на базата на който човекът-оператор извършва своята дейност. За да бъде ефективна дейността, информационният модел трябва да отговаря на три важни изисквания: (1) по съдържание – да отразява адекватно управлявания обект и обкръжаващата среда;

За намаляване на претоварването е необходимо [14]:

• 
  подаването на информацията към човека-оператор да става с известно изпреварване по отношение началото на изпълнението;
  
• 
  съкращаване на потока информация до необходимия минимум;
  
• 
  предвиждане на възможност за филтрация на информа­цията, което позволява на оператора да подбира данните, съответ­стващи на неговите възможности и на условията на работа;
  
• 
  разработване на рационална схема на дейността на човека-оператор;
  
• 
  осигуряване на оптимално време за вземане на решение от оператора (в границите на общото време за изпълнение на дейността);
  
• 
  продължително съхраняване на информацията от индика­торите по желание на човека-оператор.
  

• 
  минимално време за поява на информацията т.е. за фор­миране на изображението;
  
• 
  достатъчна интензивност на потока от информация (при поток 1-10 сигнала за час се забелязва значително нама­ляване на вниманието);
  
• 
  обезпечаване на мерки за “забелязване” на новата информация (чрез мигане, яркост, сила);
  
• 
  ограничаване площта за разположение на информацията;
  
• 
  възможност за самоконтрол на човека-оператор относно правилността на действията му.
  

При построяване на информационния модел е важно да се съблю­дава последователността за организация на вниманието: разположе­нието на елементите от модела да съответстват на най-вероятната последователност на изменение на състоянието на управляваните обекти. Необходимо е да се търси максимално разтоварване на оперативната памет чрез:

• 
  използване на код, максимално асоцииран с жизнения опит на човека. Например: червеният цвят означава обик­новено опасност, забрана;
  
• 
  обезпечаване на максимално съответствие на информа­ционния модел с реалните обекти и процеси, съгласувано с динамиката на доминиращите оперативни образи.
  
• 
  обезпечаване на съвместимост между индикатори и орга­ни за управление;
  
• 
  инструкция на работното място направена като алгоритъм с графично-символен вид;
  
• 
  възможност за “подсказване” на оператора (особено в аварийни ситуации) на необходимите действия;
  
• 
  съблюдаване на изискването възприеманата информация по обем и продължителност на съхранение да не преви­шава възможностите на оперативната памет на човека.
  

Кодиране означава преобразуване на съобщението в сигнал, удобен за предаване по канала за връзка. Отнесен към дейността на човека-оператор, кодирането е начин за представяне на информацията на оператора, съответстваща на особеностите на възприятията, паметта, мисленето.

Оптималното кодиране включва правилният избор на категорията на кода, дължината на азбуката на сигналите и окомплектоване на кодовия знак.

Категория на кода (вида на азбуката) е всеки самостоятелен начин за кодиране на информацията, като показаните по-долу (фиг. 3.1) Използват се яр­кост, цвят, честота на мигане и др. Изборът на категорията зависи от фактори, свързани с характера на решаваната задача. При пет отделни задачи (разпознаване, определяне мястото на сигнала, броене, сравнение, проверка) са изпробвани различни методи на кодиране. При задачата за разпознаване най-ефективна е била категорията “цвят”, а за информационното търсене – категориите “цвят и число” [14].

Изборът на категорията зависи и от формата на обекта, за който се предава информация към човека-оператор. В повечето случаи скоростта и точността на разпознаване са по-големи, ако опозна­вателният символ е близък до реалния обект. Използват се свойст­вата конкретност и нагледност на опознавателните признаци на кода, което ускорява процеса на декодиране, като в някои случаи раз­познаването и декодирането се извършват едновременно. Прилага-нето на принципа “конкретност” – т.е. връзка на формата на сигна­ла с неговото значение (със смисъла на кодирания обект) – обезпе­чава продуктивно запомняне и съхранение на символите в паметта.

Естествено, изискването за външно подобие на изобразявания сим­вол и реалния обект невинаги може да се изпълни.

При избор на категория на кода се отчитат и първичните асоциации на човека, неговият жизнен и професионален опит. Например раз­мерите на изобразяваните символи се асоциират добре с размерите на реалния обект и неговата важност (значение). Същото се отнася и за яркостта на символа: големината й се асоциира добре с размерите и значението на обекта.



Фиг. 3.1. Начини за кодиране на знакова зрителна информация
Пространствената организация на символа може да се използва за изобразяване на направлението на движението. За привличане вниманието на оператора може да се използва кодиране чрез честотата на мигане на изображението. Първични асоциации са натрупани у човека и към различните цветове: червен – означава опасност; жълт – предупреждение; зелен – спокойна обстановка.
С букви е добре да се предава информация за названието на обекта, с числа – количествени характеристики за обекта.

С избирането на една или друга категория код се цели осигуряване на оптимално зрително разпознаване на сигналите чрез физически параметри: яркост, контраст, цвят и др. Изискването за оптималност ограничава възможната дължина на азбуката на сигналите.

Дължината на азбуката за даден тип сигнали е възможният брой от различни елементи вътре в избраната категория за кодиране. Опти­мални условия за различаване на сигналите се създават, ако разли­ката между двойка еднакви символи превишава неколкократно стой­ността на диференциалния праг. Освен това допустимата дължина на азбуката е ограничена от способността на човека точно да иден­тифицира нарастващия брой еднакви сигнали и възможностите на оперативната му памет. Затова броят на абсолютно различимите градации на сигналите се колебае между 4-16 в зависимост от категорията на кодиране (табл. 3.1.). Изключение прави само “буквено-цифровото” кодиране, при което се използват практически всички цифри, букви (от познатите азбуки – кирилица, латиница, гръцка), а също и кодиране по формата на символите и по тяхната асоциация (подобие) с реалните обекти [17].

Таблица 3.1. Дължина на азбуката на сигналите

за различни категории кодове

Начин на кодиране	Дължина на азбуката
Форма на символа: буквено-цифрова абстрактна по асоциация Размер на символа Цветова азбука Ориентация и дължина на линията Брой точки Пространствена ориентация на символите Яркост, честота на мигане	неограничена 16 200 6 11 4 5 8 4

Дължината на азбуката на сигналите може да се увеличи за сметка на многомерното кодиране, т.е. като се използва увеличаване броя на значимите и изменящи се параметри на сигналите. При това пара­метрите на обектите се кодират с един знак с обединението на някол­ко признака. Техният брой определя и размерността (нивото) на кода. Обикновено размерността на кода се избира в границите 1-4 чрез съчетаване на кодови категории като: форма, цвят, размер, пространствена ориентация на сигнала. Използването на многомерни кодове води до известно снижаване на точността и скоростта на декодиране на информацията, но позволява съществено увеличаване на скоростта на преработка на информацията от Човека-оператор [13].

Върху ефективността на кодиране влияе също и окомплектоването на кодовия знак. Трябва да се има предвид, че знакът е различим, ако има необходимите ъглов размер, яркост и контраст. В състава на знака влизат основни и допълнителни елементи, като последните не трябва да пресичат или изкривяват контура на знака. (изключение се прави при знаци, означаващи отмяна на информация, забрана или край на някакво действие). В качество на опознавателни признаци в рамките на една азбука не се препоръчва използване на броя на елементите в знака, разлика на знаците по признак “негатив – позитив”, различие по признак “огледален образ”.

В определени случаи човекът-оператор работи със сложни съоб­щения. Те носят информация за няколко обекта или за няколко характеристики на един обект едновременно. Сравнително раз­пространен начин за кодиране на сложни съобщения е “формуляр”. ”Формулярът ” е компактна таблица с различни знаци, всеки от които носи информация за един или друг параметър на управлявания обект. За повишаване ефективността на разчитане се препоръчва използване на смесено кодиране – т.е. съчетаване на букви, цифри, условни знаци. Това облекчава диференцираното кодиране на елементите и обезпечава добра организация на обработка на сложна информация.

Ф

иг. 3.4. Мнемосхема

Разполагането на зрителните индикатори и осигуряването на оптимална видимост при изпълнението на работата се определят от физио­логичните и функционалните качества на човека-оператор. Зрителното поле на оператора е ограничено, а това ограничава и броя на едновременно наблюдаваните индикатори [17].

Различават се два вида зрителни задачи: за откриване и за наблю­дение и контрол. Задачи за откриване са тези, при които системата предупреждава човека-оператор, а задачите за наблюде­ние и контрол са тези, при които човекът-оператор активно търси информация.

При задачите за откриване, наблюдение и контрол за зрителни сиг­нали се разглеждат три зони за разполагане с намаляваща ефикас­ност, които се означават като “препоръчителна”, “допустима” и “неподходяща” (таблица 3.2). Централните линии за зоните “препоръчителна” и “допус­тима” са разположени в медиалната (разпо­ловяващата) равнина на опера­тора и съответстват на зрител­ната ос, както е показано на фигура 3.5 и фигура 3.6. При задачи за откриване зрителната ос зависи от главния център на вниманието. При задачи за наблюдение и контрол индикаторите се разполагат по дължина на зрителната ос под ъгъл спрямо хоризонтала, за който е известно, че е по-удобен за оператора.

Ъглите, представени на фигурите, са общи ергономични препоръ­ки, приема се, че човекът-оператор е с нормално зрение и е в състояние да заема ненапрегнато и стабилно (за предпочитане седящо) положение в близост до индикаторите [30].

Таблица 3.2. Приложимост на зрителните зони

Зрителна зона	Приложимост
А: препоръчителна	Използва се навсякъде, където е възможно
В: допустима	Използва се там, където не може да се осигури препоръчителната зона
С: неподходяща	Не трябва да се избира

Фиг. 3.5. Зрителни зони при задачи за откриване

Забележка: – зрителна ос, посоката е зададена от

външни изисквания на задачата.

под хоризонталната ос.

Зрителни индикатори не трябва да се разполагат извън препоръчи­телната и допустимата зона, освен ако са предвидени от проектан­та компенсиращи помощни средства. Такива могат да са например допълнителни индикатори или други устройства, които не изискват голяма промяна в позата на тялото на човека-оператор. Зоната “неподходяща” трябва да се използва само за индикатори, които не са критични за безопасната работа.

Когато способността на оператора да различава цветовете е от значение за правилното използване на индикаторите, трябва да се стеснят границите на зоната “допустима”, тъй като размерът на централното зрително поле (в което могат да се възприемат цветове) е по-малък от зрителното поле, в което се възприема бяла светлина.

По принцип се различават два вида такива отношения. При първия вид човекът търси и наблюдава индикатора. При втория вид внима­нието му се предизвиква чрез сигнали на самото средство за предста­вяне на информация (например предупредително мигане или звукова аларма) или операторът се предупреждава чрез сигнали от един или повече индикатори (например комбинация от зрителни и звукови индикатори) [3].

При двете функционални отношения най-често използваното и/ или най-важното средство за представяне на информация трябва да има предимство за разполагане в зоната непосредствено до естествената зрителна ос (зона А) на оператора. Индикатори с по-малка важност могат да се разположат по посока на външните зрителни полета (зона В или също зона С, ако е необходимо).

При проектирането трябва да се създадат условия, които да повишат ефективността на привличане на внимание чрез алармиращи и предупредителни индикатори. Тъй като човешката зрителна система е чувствителна към промените на видимата околна среда, проектантът може да предвиди например мигащ индикатор с цел да предупреди човека-оператор, тъй като променящото се състояние на мигащия индикатор се констатира незабавно. При това трябва да се отбележи, че се предвижда мигане със слаба яркост, за да се предотврати появата на послеобрази в очите на оператора. Като алтернатива на това може да се свърже един допълнителен звуков индикатор с постоянен зрителен инди­катор със слаба яркост.

Най-важните фактори на околната среда са осветление и вибрации. При проектирането на индикаторите трябва да се обърне специално внимание за компенсирането на възможните отрицателни въз­действия.

На работни места с пасивни (без вградено осветление) индикатори трябва да е налице осветеност най-малко 200lx. Където това не е възможно, трябва да се предвидят компенсиращи мерки като например увеличаване на показваната информация, поставяне на локално осветление или активни (с вградено осветление) индика­тори. Сенки с голям контраст или отражения смущават възприема­нето и трябва да се избягват. Затова осветителните тела в помеще­нието, които може да предизвикат отражения върху индикаторите, трябва да се поставят с ъгъл на осветяване, съобразен с типичните направления на погледа. Като компенсиращи мерки могат да се прилагат поставяне под ъгъл на индикатори и/или поставяне на неотразяващи повърхности върху тях. Трябва да се изберат осветителни източници, които правят възможно различаването на цветните елементи на индикаторите от техния фон [8].

Способностите на човекът-оператор за отчитане се повлияват от равномерни или импулсни вибрации, които въздействат върху него, върху индикаторите, върху човека-оператор или и двете страни. При цифровите индикатори вертикалните вибрации с ниска честота

Мерки за компенсиране са високата яркост на индикаторите, за да се увеличи контрастът над нормалното ниво, увеличаване широчина на щриха на показвания знак и др.

Директната видимост към индикаторите да се осигурява за всички ергономични работни положения и за широк диапазон антропо­метрични характеристики на потребителите.

За по-добро разпознаване се предпочитат черно-бели изображения. Но все пак цветното кодиране на индикаторите е полезно за разпознаването при голяма плътност на знаците или когато опера­торът търси конкретна информация. Ограждането на свързани индикатори с определен цвят допринася за онагледяване на връзката между тях.

Изисквания за разпознаването на знаците върху индикаторите

Върху индикаторите за всички нормални и опасни ситуации трябва да се осигури високо качество на изображението: контрастът да е възможно най-голям, да се ограничи объркването между индика­торите (или части от тях) чрез използване на различни форми, цветове, означения или други подходящи мерки [23].

Контрастът между знаците, буквите, цифрите, стрелките, линиите и непосредствения фон и най-близката околна среда трябва да оси­гурява четливост и различаване. Необходимо е да се вземат под вни­мание скоростта и точността на отчитане, изисквани от работната задача. При светещи (активни) индикатори съотношението на контраста (съотношение на яркостта на преден план към тази на фона) да е най-малко 3:1. Съотношение 6:1 е силно препоръчително. Покриващото стъкло на светещите индикатори не трябва да отразява светлината от други светлинни източници (т.е. съотношението на контраста на отразената светлина от други светлинни източници и общото осветление да е възможно най-малко), така че изключеният индикатор да изглежда като включен или да се затруднява отчитането.

Символи за индикатори

За буквите и цифрите се препоръчват прости и за предпочитане познати форми. Същественото е да се избягва объркването на отдел­ните знаци (например В с 8, 6 с 5). Когато се използват графични символи (пиктограми), те трябва да имат проста форма и да могат да се разпознават и тълкуват лесно.

На фигура 3.7. са дадени най-важните размери за големината и пропорциите на знаците. Трябва да се вземе под внимание, че зрителното разстояние (d) е само един от решаващите фактори, които определят подходящите размери на знака. Осветеността, контрастът между знаците и фонът и четливостта на знаците заедно въздействат на размерите [30].