Информационное взаимодействие

Задачи курса. Роль человеческого фактора

С увеличением производительности машин возрастала и сложность управления ими. Повышение скоростей, уменьшение допусков, усложнение динамики, а также взаимосвязь и взаимодействие с группами людей и машин требуют от оператора умения предвидеть ситуации, устойчивых навыков управления, быстрой реакции. Разработка машин и систем, полностью использующих, но не превышающих возможности человека, является технической задачей, решение которой требует понимания того, как ведут себя люди в определенных ситуациях, где применяются системы человек-машина. Проблемой взаимодействия человека и машины занимаются специалисты (инженеры и психологи).

Раньше большая часть задач, связанных с наличием человека в технических системах, могла быть решена методом проб и ошибок либо на основе здравого смысла (каждый инженер должен иметь представление о физиологии и психологии человека). Оператору приходилось приспосабливаться к неудобствам управления, но это происходило за счет усталости, плохой работы системы и ошибок управления, что недопустимо в большинстве современных систем. Таким образом, возникла необходимость учитывать в процессе разработки системы взаимодействие человека и машины, и делать это так, чтобы можно было предсказать результаты разработки в виде критериев производительности системы. Прогнозирование поведения человека-оператора необходимо вести методами, совместимыми с описанием действия машины, т.е. моделировать и прогнозировать поведение оператора как компоненты системы человек-машина.

Чтобы приносить пользу, моделирование не обязательно должно давать точные и подробные предсказания. Модели могут быть полезны, даже если они только помогают инженеру осмыслить поведение людей и дают возможность выделить существенные факторы, или если они помогают разработать специальные эксперимент или модель для решения специфических вопросов.

Изменения условий трудовой деятельности, за которыми не поспевает биологическая перестройка организма человека, обусловливают возникновение целого ряда негативных явлений. Работая иногда на пределе психофизиологических возможностей и в неблагоприятной производственной среде, человек допускает ошибки, «цена» которых в современном производстве резко возросла. В большинстве случаев действия операторов указываются неправильными не из-за низкой их квалификации, а по причине несоответствия конструктивных особенностей техники возможностям человека.

По имеющимся данным на долю человеческого фактора сейчас приходится от 40 до 70 % всех отказов технически сложных систем. В соответствии с мировой статистикой 80 % катастроф в авиации и 64 % на морском флоте происходят в результате ошибок, называемых логическими и моральными. О высоких нагрузках на психику и общее состояние операторов сложных систем свидетельствуют такие данные. На предпосадочном снижении у командира авиалайнера частота переноса взгляда на приборы колеблется от 100 до 200 в мин. Длительность фиксации взгляда на каждом приборе составляет 0.66 с; приходится совершать руками около 30 движений в мин. В результате – пульс при посадке 150 ударов в минуту, кровяное давление 200 мм.рт.ст.

Из приведенных примеров видно, что как бы ни была совершена техника, ее эффективное и безопасное применение в конечном итоге зависит от того, насколько полно согласованы конструктивные параметры с оптимальными условиями работы человека, с его психофизиологическими возможностями и особенностями. Поэтому и возникает необходимость изучения работы машин (систем) и деятельности операторов в едином комплексе «человек-техника-среда».

Изучением вопросов, связанных с человеческим фактором, занимаются такие научные дисциплины, как инженерная психология и эргономика, а также сравнительно новая «Интерфейсная теория», которая будет рассмотрена позднее

Система "человек-машина" (Man-machine system) – система, в которой человек-оператор или группа операторов взаимодействует с техническим устройством в процессе производства материальных ценностей, управления, обработки информации.

Инженерная психология – научная дисциплина, изучающая объективные закономерности процессов информационного взаимодействия человека и техники для использования их в практике проектирования.

Основные задачи инженерной психологии:

1. анализ функций человека в системах обработки информации, определение его места и роли в системе, изучение структуры и классификации деятельности операторов.
2. изучение процессов преобразования информации операторов при ее приеме и переработке, принятие решений о выполнении управляющих воздействий.

1. Разработка принципов построения рабочих мест операторов
2. изучение влияния психологических факторов на эффективность СИМ, оптимизацию взаимодействия человека с техническими средствами
3. Разработка принципов и методов проф. подготовки оператора с помощью проф. отбора, обучения, формирование коллектива и тренировки
4. Разработка теории инженерной психологии, ее проектирование и использование при разработке систем человек-машина, исследование и определение экономического эффекта инженерно – экономических разработок.

Эргономика - это наука, изучающая проблемы, возникающие в систем «человек-техника-среда», с целью оптимизации трудовой деятельности оператора, создания для него комфортных и безопасных условий, повышения за счет этого его производительности, сохранения здоровья и работоспособности.

Для рационального проектирования эргатических (человекомашинных) систем необходимо знать:

1. психофизиологические характеристики оператора

2. средства и способы, обеспечивающие оптимизацию взаимодействия человека и техники.

В настоящее время все большее влияние при проектировании приобретает микроэргономика, занимающаяся исследованием и проектированием систем "человек-машина". Сюда же включаются интерфейсы "человек-компьютер" (компьютер рассматривается как часть машины - например, в кабине истребителя есть дисплеи), - как аппаратные интерфейсы, так и программные (пользовательские интерфейсы).

Под пользовательским интерфейсом (ПИ) программы будем понимать совокупность элементов, позволяющих пользователю программы управлять ее работой и получать требуемые результаты.

Пользовательский интерфейс часто понимают только как внешний вид программы. Однако на деле пользователь воспринимает через ПИ всю систему в целом, а значит, такое понимание ПИ является слишком узким. В действительности ПИ включает в себя все аспекты дизайна, которые оказывают влияние на взаимодействие пользователя и системы. Это не только экран, который видит пользователь. Пользовательский интерфейс состоит из множества составляющих, таких как:

· набор задач пользователя, которые он решает при помощи системы

· используемая системой метафора (например, рабочий стол в MS Windows и т.п.)

· элементы управления системой

· навигация между блоками системы

· визуальный (и не только) дизайн экранов программы.

Информационное взаимодействие

Слово информация вошло в постоянное употребление не так давно, в середине двадцатого века, с подачи Клода Шеннона. Он ввел этот термин в узком техническом смысле, применительно к теории связи или передачи кодов (которая получила название "Теория информации").

Попробуем теперь сформулировать определение информации и информационного взаимодействия. Слово информация происходит от латинского informatio - разъяснение, изложение. В широком смысле информация – это общенаучное понятие, включающее в себя обмен сведениями между людьми, обмен сигналами между живой неживой природой, людьми и устройствами. Информация – сведения об объектах и явлениях окружающей среды, их параметрах, свойствах и состоянии, которые уменьшают имеющуюся о них степень неопределенности, неполноты знаний.

Данные, это информация, выраженная при помощи материальных носителей, т.е. это форма, в которую заключен смысл, содержание. В общем случае процесс сопоставления информации с материальными носителями называется кодированием (не путать с шифрацией и криптографией), а сами материальные носители (некоторые формы вещества и энергии) – информационными кодами.

Информация между объектами переносится с помощью обмена веществом или энергией, являющихся в данном случае информационными кодами. Информация, выраженная в виде информационных кодов – данные. Прием информационных кодов вызывает изменение состояния объекта. Одним из важнейших свойств информационного взаимодействия, отличающих его от симметричных физических взаимодействий, является то, что информация не теряется при передаче. Для примера: пусть у одного человека было яблоко, он передает его другому человеку, при этом его утрачивая. Пусть у одного человека была идея, он поделится ей с другим человеком, в результате у каждого будет по одной идее.

Информационное взаимодействие может происходить только при определенном взаимном соответствии свойств объектов. От свойств принимающего объекта зависит в конечном итоге то, какую информацию он принимает, получая конкретный набор кодов.

Человеко-машинное информационное взаимодействие

Теперь рассмотрим один из видов информационного взаимодействия – взаимодействие человека и машины. Не вдаваясь в детали, схематически его можно представить следующим образом

Рис.2 – структурная схема человеко-машинного взаимодействия

Однако, в силу своих специфических особенностей, человек не может напрямую общаться с машиной, в самом деле, не может же он воспринимать, предположим, электрические сигналы, с помощью которых передают информацию машины. Иными словами требуется согласовать их аппараты интерпретации. Необходимо использовать такие устройства, которые бы представляли машинные сигналы в виде, удобном для восприятия человеком, устройства индикации. В настоящее время чаще всего используются визуальные (зрительные – световое отображение на экране), звуковые и тактильные (осязательные) устройства индикации. На устройствах индикации формируется так называемая динамическая информационная модель (ИМ) – объективный образ реального мира, полученный в соответствии с определенными правилами, множество сигналов от машины, несущих информацию оператору. Динамическая информационная модель постоянно изменяется в соответствии с изменениями, происходящими в объекте наблюдения (машине). Оператор принимает информацию, содержащуюся в динамической модели, при помощи рецепторов.

Полученная информация затем обрабатывается некоторым образом в центральной нервной системе. На основе восприятия динамической информационной модели в сознании человека создается представление (концепция) о состоянии реального объекта, машины. Такая модель называется концептуальной (образно-концептуальной) или психической.

Образно-концептуальная модель – совокупность представлений оператора о реальном и прогнозируемом состоянии объекта деятельности, о целях и способах реализации своей деятельности. Различают постоянные и переменные (оперативные) компоненты образно-концептуальной модели. Первые включают: общее представление оператора о времени и пространстве, о стратегических целях деятельности, систему ценностей и оценок, представление о стандартных способах реагирования на изменения ситуации. Переменные компоненты являются результатом анализа потока информации о машине, передаваемого информационной моделью. Выявленные изменения приводят к модификации концептуальной модели, оцениваются и актуализируют соответствующие способы реагирования. Образно-концептуальная модель имеет сложный полимодальный характер, может содержать зрительные, слуховые, тактильные, а в некоторых видах деятельности – обонятельные, вестибулярные и другие составляющие. Значительное влияние на образно-концептуальную модель оказывает индивидуальный сенсорно-перцептивный опыт оператора, а также усвоенная им семиотическая система, характерная для данной культуры. Несмотря на структурную сложность, образно-концептуальная модель представляет собой целостное отражение действительности, обладающее тенденцией к совершенствованию.

В результате анализа концептуальной модели, человек принимает решение, которое реализует с помощью эффекторов. Для преобразования команд человека в машинные сигналы служат специальные устройства ввода (в настоящее время в качестве устройств ввода наибольшее распространение получили различные виды клавиатур). Воздействуя на устройства ввода, оператор осуществляет целенаправленную деятельность в соответствии с задачами всей системы.

Далее рассмотрим подробнее процесс переработки информации человеком с физиологической и психологической точек зрения.

Таким образом, упрощенно функции оператора в эргатической системе можно свести к следующему набору:

· прием информации

· хранение информации

· переработка информации

· принятие решения

· осуществление управляющих воздействий

С психологической точки зрения прием и обработка информации основываются на следующих процессах:

· ощущение

· восприятие

· представление

· мышление

Ощущение — построение образов отдельных свойств предметов окружающего мира при непосредственном взаимодействии с ними. Существуют различные виды ощущений. По модальности выделяют зрительные, вкусовые, слуховые, осязательные и другие ощущения.

Восприятие — процесс формирования при помощи активных действий образа предмета в целом. В отличие от ощущений, отражающих лишь отдельные свойства предметов, в образе восприятия представлен весь предмет, в совокупности его различных свойств. Принимая информацию, оператор анализирует и преобразует ее. Экспериментально установлено, что различение признаков визуальных сигналов осуществляется в определенной последовательности: первоначально различается положение отметки, затем ее яркость и лишь после этого размер и форма.

Образ восприятия выступает как результат объединения ощущений. В воспринимаемом предмете главным может оказаться либо одно, либо другое качество, от чего зависит, информация от какого анализатора будет признана приоритетной.

Также как и ощущения, различают зрительное, слуховое, осязательное, вкусовое и обонятельное восприятие. При этом особенно важную роль во всех видах восприятия, играют двигательные, или кинестезические ощущения, которые регулируют по принципу обратной связи реальные взаимоотношения субъекта с предметом. В частности, в зрительном восприятии вместе с собственно зрительными ощущениями (цвета, света) интегрируются также и кинестезические ощущения, сопровождающие движения глаза (аккомодация, конвергенция и дивергенция, слежение).

Основными свойствами восприятия являются

ü влияние на восприятие предметов окружающего мира предшествующего опыта и установок индивида

ü способность к выделению в воспринимаемом пространстве определенных областей, имеющих более или менее очерченные и устойчивые границы,т.е. отнесение объекта к определенной категории. При этом четкость данных границ тесно связана с перцептивными задачами, решаемыми индивидом.

ü относительная устойчивость воспринимаемых признаков предметов при изменении условий восприятия

ü преимущественное выделение одних объектов по сравнению с другими

Представление — наглядный образ предмета, воспроизведенный по памяти в воображении. Образы представлений, как правило, менее ярки и менее детальны, чем образы восприятия, но в них находит отражение самое характерное для данного предмета. Представление и есть рассмотренная выше концептуальная модель.

Что обеспечивает устойчивость концептуальной модели в условиях, когда на органы чувств человека воздействуют одновременно множество постоянно ме­няющихся раздражителей? Если бы организм, центральная нервная система постоянно реагировали на все эти сигналы, по­ведение человека было бы хаотичным и ни о какой целенаправленной деятельности не могло бы быть и речи. Однако этого не происходит, так как в коре головного мозга образуется устойчи­вый очаг повышенной возбудимости нервных центров, обеспе­чивающих систему условных рефлексов, составляющих данную деятельность, а остальные, лишние для этой деятельности реф­лексы, тормозятся, подавляются. Такой господствующий очаг нервного возбуждения, обеспечивающий реализацию рабочего динамического стереотипа, называют рабочей доминантой. Бла­годаря ей уточняются, концентрируются рабочие действия, а внимание исполнителя сосредотачивается на трудовой деятель­ности.

Таким образом, на уровне восприятия происходит: Обнаружение объекта, т.е. выделение его из фона; различие, выделение деталей объектов и раздельное восприятие 2-х рядом расположенных; Опознавание. Выделение существенных признаков объектов и отнесение его к определенному классу.

На основе ощущения и восприятия строится более сложная форма чувственного отражения представления – вторичный, чувственный образ предмета, не действующего в данный момент на наши органы чувств.

Обычно преставление об объекте формируется на основе многократного восприятия, вследствие чего отбираются и фиксируются лишь наиболее устойчивые признаки объекта, а случайно зависящие от конкретной ситуации отсекаются

В представлении отражаются не только свойства отдельного предмета, но и особенные, типичные, основанные на взгляде для группы предметов, т.е. за счет представления достигается наиболее экономичный способ хранения информации об Объекте и наиболее быстрый способ извлечения информации из предмета.

Мышление – наиболее сложный из психологических процессов приема и обработки информации, в рамках данного курса подробно рассматриваться не будет. Можно отметить, что в процессе мышления присутствуют такие операции, как анализ, синтез, абстрагирование, обобщение и т.д.

В сложных ситуациях оператор последовательно должен выполнить:

1. осмыслить ситуацию, т.е. выяснить проблему

2. выяснить конкретную задачу, т.е. к чему сводится задание

3. найти пути решения задачи в условиях дефицита времени

Во всей описанной процедуре очень важна оперативность мышления, в результате которой в процессе решения практической задачи управления формируется модель предполагаемых действий. Выполнив действия, оператор решает поставленную задачу.

Оперативное мышление включает:

1. выявление проблемной ситуации

2. систематизация мысленных и практических преобразований ситуаций, т.е. алгоритм действий.

Основные составляющие оперативного мышления:

1. структурирование - структурирование проявляется в связывании элементов ситуации между собой.

2. динамическое узнавание – основывается на определении частей конечной ситуации в исходной проблемной ситуации

3. формирование алгоритма

Для процессов мышления важную роль играет память человека.

Основные формы памяти:

1. кратковременная
2. долговременная

Кратковременная память в свою очередь подразделяется на:

1. непосредственная

2. оперативная

В непосредственной памяти хранится почти вся поступающая информация, но время ее хранения не превышает нескольких секунд.

В оперативной памяти сохраняется необходимая текущая информация в течение времени, требуемого для выполнения определенного действия (максимум несколько минут). Перевод информации из непосредственной в оперативную сопровождается ее селекцией по критериям, определяемых решением задачи.

Затем важная для информация переводится из кратковременной памяти в долговременную память. При этом происходит селекция и реорганизация информации (временное хранение в долговременное – дни, месяцы, годы)

В зависимости от задач, решаемых в системе, ведущая роль может принадлежать той или иной памяти. Например, на надежность и эффективность действий оператора решающую роль оказывает оперативная память.

Лекция № 2. Работа нервной системы. Характеристики

и особенности анализаторов

Прием и обработка информации человеком-оператором осуществляется с помощью нервной системы. Нервная система имеет сложную структуру. Различают централь­ную нервную систему (головной и спинной мозг), формирующую и регулирующую мышление и поведение человека, перифериче­скую нервную систему — нервы, по которым сигналы-импульсы распространяются от периферических органов к нервным цен­трам и от нервных центров к периферическим органам, вегета­тивную нервную систему, регулирующую деятельность внутрен­них органов человека, функции жизнеобеспечения — т. е. расти­тельную, «вегетативную» жизнь организма.

Решающую роль в осуществлении всех процессов жизнедея­тельности человека, в том числе трудовой деятельности, играет центральная нервная система.

Прежде всего, благодаря ей организм функционирует как единое целое, взаимодействуют его органы и системы, осущест­вляется основной обмен, без которого невозможна сама жизнь.

Основные элементы нервной системы — рецептор, нейрон (нервная клетка) и синапс.

Рецептор — это устройство, преобразующее энергию внеш­него или внутреннего раздражителя (светового, звукового, теп­лового, химического и т. п.) в специфический нервный процесс — возбуждение. Возбуждение, подобно сигналу, передается с одной нервной клетки на другую.

Нейрон (нервная клетка) — структурная единица мозга. Кора больших полушарий головного мозга, определяющая индивидуаль­ное поведение человека, состоит из более чем 10 млрд нейронов.

Синапс — тончайшее межклеточное образование, с помощью которого осуществляется переход возбуждения с одного нейрона на другой, с нейрона на мышцу или другие периферические ис­полнительные органы.

Помимо нервных клеток серое вещество мозга на 60—90% состоит из так называемых глиальных клеток (или «глии»), выполняющих функцию опорного каркаса для нейронов, а также функцию питания нервных клеток — в глии находятся «энергетические депо» накопления энергетических веществ, пе­риодически поступающих в нервные клетки.

Мозг можно представить как совокупность взаимосвязанных групп нервных клеток, или анализаторов — зрительного, слухового, обонятельного, осязательного, двигательного, речедвигательного и т. п. Корковые центры соответствующей области коры головного мозга называют корковым концом (представительством) анализа­тора, а органы чувств или другие рецепторные зоны, где распо­ложены соответствующие рецепторы, — периферическим кон­цом анализатора.

Основными процессами нервной деятельности являются возбуждение и торможение.

Информация из внешней среды и внутренней среды орга­низма поступает в виде самых разнообразных раздражителей, однако на нейрофизиологическом уровне она проявляется в ви­де одного и того же физиологического процесса — возбуждения. Это сложный биоэлектрический процесс, состоящий из множе­ства сигналов-импульсов, приводящий в действие клетки и ор­ганы. Процесс возбуждения обладает свойством распространять­ся, переходить из одного участка ткани на другой, находящийся в покое, и за счет этого связывает между собой и приводит в действие различные элементы организма.

Процесс торможения — сложный биоэлектрический процесс, ослабляющий или прекращающий деятельность клетки, органа. В отличие от возбуждения торможение носит местный характер, не распространяется.

Физиологическая основа формирования концептуальной модели – это работа анализаторов, т.е. первых органов, с помощью которых человек осуществляет анализ раздражителей.

Анализатор — термин, введенный И.П. Павловым для обозначения функциональной единицы, ответственной за прием и анализ сенсорной информации какой–либо одной модальности. Различают зрительный, слуховой, тактильный, вкусовой, обонятельный, кинестетический (внутримышечный), темпера­турный и вестибулярный анализаторы.

Важнейшими для оператора является следующие анализаторы:

ü зрительные (90%)

ü слуховые (7%)

ü тактильные (3-2,5%)

В анализаторе выделяют три отдела:

1. Воспринимающий орган или рецептор, предназначенный для преобразования энергии раздражения в процесс нервного возбуждения. Вход рецеп­тора приспособлен к приему сигналов определенного вида (световых, звуковых, тепловых и так далее), что и является осно­вой квалификации анализаторов;

2. Проводник, состоящий из афферентных нервов и проводящих путей, по которому импульсы передаются к вышележащим отделам центральной нервной системы;

3. Центральный отдел, состоящий из релейных подкорковых ядер и проекционных отделов коры больших полушарий. (центр в коре больших полушарий головного мозга (мозговой конец))

Кроме восходящих (афферентных) путей существуют нисходящие волокна (эфферентные), по которым осуществляется регуляция деятельности нижних уровней анализатора со стороны его высших, в особенности корковых, отделов.

Анализаторы человека являются единой, взаимосвязанной системой. Действия раздражителя на один из анализаторов вызывает не только его прямую реакцию, но и изменяет функционирование других.

Мозговой конец (МК) состоит из ядра и рассеянных по коре головного мозга отдельных элементов. Между МК и рецептором существует обратная связь – осуществляется через волокна. За счет ОС в рецепторах производится декодирование, т.е. воспроизведение того исходного состояния, которое возникает при взаимодействии рецептора с раздражителем.

В частности, возможностями и особенностями анализаторов человека опреде­ляются психофизиологические требования к орудиям труда. Рассмотрим подробнее некоторые важнейшие характеристики анализаторов, а также свойства зрительного, слухового и тактильного анализаторов. (Ведь именно от особенностей работы анализаторов зависит быстродействие и точность работы человека-оператора).

Как уже отмечалось выше, восприятие информации в основном осуществляется зри­тельным, слуховым и тактильным анализаторами. Остальные анализаторы в технических системах используются крайне редко, в особых ус­ловиях деятельности (например вестибулярный — в системе «летчик-самолет»). Основными характеристиками анализаторов является чувствительность, избирательность и адаптивность.

Диапазон чувствительности анализатора определяется интер­валом от минимальной до максимальной адекватно ощущаемой величины сигнала. Величина раздражителя, вызывающая едва заметное ощущение, называется нижним абсолютным порогом чувствительности, а максимальная величина раздражителя — верхним абсолютным порогом. Нижний абсолютный порог опре­деляет чувствительность анализатора, поскольку сигналы, ин­тенсивность которых меньше нижнего абсолютного порога, че­ловеком не ощущаются, а увеличение интенсивности сигналов выше верхнего абсолютного порога вызывает у человека болевое ощущение.

Избирательность анализатора заключается в его способности из множества раздражителей, одновременно действующих на человека, в зависимости от условий воспринимать и анализиро­вать только существенные раздражители, чем обеспечивается высокая помехоустойчивость, и быстродействие по анализу ин­формации. Благодаря избирательности анализаторов анализ большого количества информации человеком проводится в не­сколько раз быстрее, чем автоматическим устройством, посколь­ку компьютерная система предусматривает последовательный анализ всей информации без учета ее значимости.

В зависимости от условий окружающей среды анализатор может изменять диапазон чувствительности, например, переме­щением хрусталика глаза. Это свойство называется адаптацией. Адаптация характеризуется величиной изменения чувствитель­ности и временем, в течение которого она происходит.

В реальных условиях должны соблюдаться следующие требо­вания к сигналам-раздражителям:

ü интенсивность сигналов должна соответствовать средним значениям диапазона чувствительности анализаторов;

ü различие между сигналами должно быть больше опера­тивного порога различения, но не должно значительно превышать оперативный порог, т. е. составлять опти­мальную величину, обеспечивающую хорошую работо­способность и не вызывать утомления;

ü наиболее значительные и ответственные раздражители следует располагать в тех зонах сенсорного поля, которые соответствуют участкам рецепторной поверхности с наи­большей чувствительностью.

Характеристики зрительного анализатора. Зрительным анали­затором воспринимается форма, цвет, яркость и движение пред­метов. Возможность различения предмета на фоне других пред­метов определяется его контрастностью.

Контрастность — это соотношение яркости предмета и фо­на. Различают прямой (яркость фона больше яркости предметов) и обратный (яркость предмета больше яркости фона) контрасты. Оптимальным считается контраст, находящийся в пределах 0.6...0.9. Необходимо, чтобы различие в яркости предмета и фо­на было в 10...15 раз больше порогового значения. Форма пред­мета воспринимается с учетом контраста и угловых или линей­ных размеров.

Эргономические требования к средствам отображения визу­альной информации устанавливают размеры и конфигурацию знаков, сигналов, углы их обзора и расстояния наблюдения, вид контраста изображения и окружающего фона, цвет свечений световых изображений, уровень яркости, частоту мельканий, скорость перемещений, условия внешней освещенности изобра­жения. Рациональное соответствие орудий труда зрительному, анализатору соблюдаются при следующих условиях:

ü освещенность на рабочем месте оператора — 410 лк;

ü яркость свечения индикатора на черно-белой электрон­но-лучевой трубке (ЭЛТ) — не менее 0,5 кд/м²;

ü яркость свечения индикатора на цветной ЭЛТ не менее 10 кд/м²;

ü оптимальная яркость индикатора на цветной ЭЛТ —170 кд/м²;

ü контраст прямой оптимальный — 0,8...0,9;

ü контраст прямой допустимый — 0,6...0,9;

ü контраст обратный для самосветящихся индикаторов — не менее 0,2;

ü время представления (индикации) сигнала — не менее 2 с;

ü скорость движения сигнала при наличии опорного ори­ентира — 1...2 угловых минуты в секунду;

ü скорость движения сигнала без опорного ориентира — 15...30 угловых минут в секунду;

ü размеры знаков на экране 15...40 угловых минут;

ü частота мельканий — не менее 50 Гц;

ü ширина линии на экране — 1,15... 1,5 мм при расстоянии наблюдения соответственно 0,25... 1,5м.

Традиционно освещение рабочего места при работе с бумаж­ными носителями информации имеет высокий уровень обшей освещенности (700 лк и более). При считывании информации с ЭЛТ имеются следующие особенности:

1. Поверхность ЭЛТ расположена вертикально, что приводит к расположению линий зрения оператора на 20° выше, чем при работе с бумажными носителями. Поэтому увеличивается веро­ятность появления прямой блесткости от светильников и окон.

2. Любой уровень освещенности экрана ЭЛТ уменьшает контраст между изображением и фоном, так как яркость темных участков (фона) увеличивается сильнее, или яркость светлых участков.

3. Экран ЭЛТ искривлен и часто имеет высокий коэффици­ент отражения. Он играет роль зеркала, вызывая блесткость, так как свет ярких объектов, расположенных за оператором, и над ним отражается от экрана и попадает в глаза оператору. Эти от­ражения уменьшают контраст и могут частично или полностью искажать часть информации.

Исходя из этого, освещенность рабочего места с ЭЛТ и ин­формацией, записанной на бумажном носителе, должна состав­лять 400...500 лк, что существенно снижает контраст экрана, по сравнению с неосвещенным рабочим местом и затрудняет вы­полнения задания, но позволяет читать информацию с бумаги и переносить ее на магнитный носитель. При использовании ин­формации только с экрана ЭЛТ освещенность рабочего места может находиться в пределах 150...400 лк.

Характеристики слухового анализатора. Слуховой анализатор состоит из уха, слухового нерва и сложной системы нервных связей и центров мозга. Ухо воспринимает определенные часто­ты звука благодаря резонансу волокон мембраны и усилению сигналов средним и наружным ухом. Слуховой анализатор вос­принимает колебания частотой 16...20 000 Гц. Колебания часто­той ниже 16 Гц называют инфразвуком, а выше 20 000 Гц — ультразвуком. Ультра- и инфразвук оказывают влияние на орга­низм человека, но оно не сопровождается слуховым ощущением. Звук характеризуется интенсивностью, частотой и формой зву­ковых колебаний, которые отражаются в слуховых ощущениях как громкость, высота и тембр.

Интенсивность звука оценивается по звуковому давлению, ко­торое измеряется в Паскалях (давление, вызываемое силой 1 Н.Равномерно распределенной по площади 1 м² и нормальной к ней) или в динах на квадратный сантиметр (1 Па=10 дин/см).

Громкость — это характеристика звукового ощущения, которая наиболее тесно связана с интенсивностью звука. Уровень громкости выражается в фонах, фон численно равен уровню звукового давления в децибелах для чистого тона частотой 1000Гц. Основными количественными характеристиками слухо­вого анализатора являются абсолютный и дифференциальный пороги. Нижний абсолютный порог соответствует интенсивно­сти звука (в децибелах), обнаруживаемого человеком с вероятно­стью 0,5; верхний порог — интенсивность, при которой возни­кают болевые ощущения. Между ними расположена область восприятия речи. Абсолютные пороги зависят от частоты и ин­тенсивности звукового сигнала. Верхний абсолютный порог со­ставляет 120...130 дБ, область восприятия речи — 60... 120 дБ.

Слуховой анализатор часто используется при проектирова­нии средств сигнализации об аварийной ситуации. Слуховая информация воспринимается человеком на 20...30 мс быстрее визуальной.

В соответствии со свойствами слухового анализатора в обо­рудовании для передачи уведомляющих сигналов необходимо использовать частоту 200...400 Гц с интенсивностью до 110 дБ, для аварийных сообщений — частоту 800...5000 Гц с интенсив­ностью 120 дБ. Длительность отдельных сигналов и интервалов между ними должна быть более 0,2 с, длительность интенсивных (предельно допустимых) сигналов не должна превышать 10 с.

Характеристики тактильного анализатора. Тактильный анализа­тор используется для получения информации о положении пред­мета в пространстве, о его форме, размерах, качестве поверхности и материалов. Функционирование тактильного анализатора осно­вано на свойстве кожи воспринимать температурные, химические, механические и электрические воздействия предмета или орудия труда. Наиболее часто тактильный анализатор используется для получения информации о состоянии оборудования путем анализа его вибраций. Абсолютная чувствительность тактильных анализа­торов на механическое воздействие определяется величиной ми­нимального давления, вызывающего ощущение.

Наибольшая чувствительность при восприятии вибраций на­блюдается при частоте 100... 300 Гц. Пространственная чувстви­тельность определяется минимальным расстоянием между двумя точками кожи, при раздражении которых возникает ощущение двух прикосновений. На основе пространственной чувствительности пальцев, составляющей 1...2.5 мм, происходит опознание органов управления. При помощи тактильного анализатора можно передавать до десяти уровней (градаций) сигнала. Так­тильный анализатор обладает быстрой адаптацией, приводящей к снижению абсолютного порога ощущения. В настоящее время тактильные анализаторы используются для контроля за работой оборудования (путем восприятия его вибраций), опознания ор­ганов управления и получения информации о вводе управляю­щих воздействий в систему управления (благодаря обратной свя­зи в штурвалах, выключателях и переключателях).

Дата добавления: 2015-10-24