Інженерна психологія - Трофімов Ю.Л. - Розділ 5. Проектування технічних засобів діяльності оператора

5.1. Проектування засобів відображення інформації

Особливий інтерес для інженерної психології становлять ті технічні компоненти СЛМ, з якими має справу людина. Це перш за все різні технічні засоби відображення інформації (З В І), що взаємодіють із сенсорним входом людини, і технічні засоби введення інформації, завдяки яким людина впливає на функціонування СЛМ.

За допомогою технічних засобів відображення інформації створюється інформаційна модель процесу управління, яка слугує основою формування образно-концептуальної моделі управління СЛМ і, своєю чергою, є основою розробки та прийняття певних рішень і подальшого складання плану операцій з управління об'єктом.

Конкретні типи ЗВІ, їхня кількість і розташування визначаються характером функцій оператора у СЛМ, особливостями його діяльності, а також психофізіологічними особливостями самої людини-оператора. Різноманітність ЗВІ зумовила появу і різних форм їхньої класифікації (схема 10).

1) За функцією інформації, що видається, ЗВІ діляться на командні (цільові) і ситуаційні (контрольні). Командні індикатори відображають мету управління, якої потрібно до-

сягти, і надають відомості про необхідні дії. Такими індикаторами є командні табло ("Стій", "Іди") або командні прилади пілота при здійсненні посадки, або судновий телеграф, що задає напрямок руху судна чи кількість обертів двигуна, тощо.

Ситуаційні індикатори дають інформацію не тільки про відхилення технологічного процесу від заданої програми, а й про окремі показники цього процесу. Однак ці сигнали не можуть бути основою для вибору певного засобу керуючих дій.

Прикладом таких індикаторів є різні датчики, розташовані на панелі приладів водія, на щиті управління оператора енергосистем тощо.

2) За способом використання інформації індикатори поділяються на три групи: прилади контрольного, якісного, кількісного надання інформації.

За допомогою приладів контрольного надання інформації оператор вирішує задачу типу "так чи ні": працює певний прилад чи ні, в нормі параметри Його роботи чи ні. Для цього застосовують сигнальні лампочки, табло, звукові сигнали, інколи стрілкові прилади, на яких позначені межі допустимих відхилень параметрів.

На індикаторах якісного відображення подається інформація про спрямованість змін необхідного параметра (наприклад, збільшується він чи зменшується), характер відхилення (вліво-вправо) тощо.

Індикатори кількісного відображення інформації передають її в числових значеннях параметра, що контролюється. До цієї фупи відносять більшість використовуваних приладів та індикаторів.

3) За модальністю сигналу індикатори поділяються на зорові, акустичні, тактильні тощо.

Психофізіологічні характеристики і особливості приймання інформації людиною-оператором ми розглядали у третьому розділі.

4) За формою сигналу, тобто за відношенням властивостей сигналу до властивостей об'єкта, розрізняють абстрактні і зображувальні ЗВІ.

У першому випадку сигнали передаються у вигляді абстрактних символів (цифри, літери, геометричні фігури тощо), які у закодованому вигляді відображають стан об'єкта управління. В другому випадку інформація передається у формі зображення, що характеризується схематизацією, деталізацією, а також кількістю відображених властивостей об'єкта.

Особливістю картинних зображень є здатність у наочній формі передавати цілий комплекс динамічних взаємопов'язаних властивостей об'єкта, сприйняття яких не потребує декодування.

5) За рівнем деталізації інформації ЗВІ можуть бути інтефальними і детальними.

На інтефальних індикаторах інформація подається в узагальненому вигляді, що скорочує час її пошуку і синтезування. Прикладом такої форми подавання інформації можна вважати графік функціонування технологічного процесу, діаграми, номограми. Спостерігаючи за певним процесом, оператор може відшукати необхідну йому деталізовану інформацію для прийняття ефективного рішення і вибору керуючого впливу.

Засоби відображення інформації є технічною основою побудови інформаційної моделі процесу управління, з якою працює оператор.

Схема 10

Для створення умов ефективної діяльності оператора інформаційна модель має відповідати трьом основним вимогам:

o за змістом, адекватно відображаючи об'єкт управління і довколишнє середовище;

o за кількістю інформації, забезпечуючи оптимальний інформаційний баланс;

o за формою і композицією, слугуючи завданням управління і враховуючи психофізіологічні можливості оператора.

За допомогою різних технічних елементів індикації створюють і засоби відображення інформації, які можуть бути виконані у вигляді табло, мнемосхем, панелей приладів, щитів.

На табло дані відображені у формі таблиць, інформаційне поле яких будується згідно з призначенням і обсягом необхідної інформації (табло-розклад прибуття і відправлення поїздів на вокзалі або табло-ешелонатор у системі управління повітряним рухом тощо).

Мнемосхема - це умовне графічне зображення виробничого процесу у вигляді комплексу символів, які відображають окремі елементи системи з їх взаємозв'язками. Найбільше поширені мнемосхеми в енергетичній, хімічній, металургійній промисловості, у системах управління різними траспортними потоками тощо.

Панель приладів складається з окремих приладів та індикаторів, кожен з яких несе інформацію про певний параметр об'єкта.

Прикладів створення панелей приладів і щитів дуже багато: це і панель приладів у кабіні літака і в салоні автомобіля, це різні електричні щити приладів тощо. В багатьох випадках систему відображення інформації роблять комбінованою, тобто мнемосхема може бути складовою табло або панелі приладів, а на останній частина даних відображається у вигляді табло і т.п. [57].

Не менш важливе питання - це організація інформаційного потоку, яка має виключати можливість перевантаження або недовантаження оператора.

В проектуванні ЗВІ наявні інженерно-психологічні способи [44; 50; 57; 87; 100; 139] поєднуються з кількісними методами оцінки потоку інформації, що базуються на математичних методах теорії масового обслуговування і теорії інформації. На завершальних етапах проектування ця оцінка уточнюється експериментальним шляхом, а на етапі випробувань - у процесі функціонування СЛМ.

Відносно останньої вимоги до інформаційної моделі, то перед усе необхідно враховувати у проектуванні ЗВІ психофізіологічні характеристики аналізаторів, розглянуті в розділі 3. Крім цього, в побудові інформаційних моделей слід дотримуватися певної послідовності організації уваги, при розташуванні елементів моделі створювати умови для максимального розвантаження оперативної пам'яті за рахунок певного розташування ЗВІ і органів управління, а також застосування різних наочних матеріалів.

Найбільші труднощі у проектуванні інформаційних моделей пов'язані з забезпеченням оптимального співвідношення ознак сигналу і об'єкта.

Як відомо, всі сигнали, що з ними має справу оператор, поділяються на два класи: сигнали-зображення, в котрих властивості сигналу відтворюють властивості об'єкта з різною мірою наочності (від телевізійного зображення до схеми, малюнка, креслення), і сигнали-символи, які позначають властивості об'єкта за допомогою абстрактних символів, умовних знаків.

При використанні сигналів-зображень процеси сприймання і декодування інформації немовби поєднуються, що суттєво скорочує час приймання інформації.

За експериментальними даними [146], час сприйняття різних форм зображень об'єкта залежить не тільки від режиму (нав'язаний, вільний) роботи суб'єкта діяльності, а й від міри наочності (символічності, кодованості), застосованої у створенні цих зображень (табл. 13).

В абстрактних ЗВІ інформація подається у вигляді сигналів-символів, для чого використовують три основні форми зорової індикації - стрілкову, знакову, графічну.

Стрілкова індикація - це спосіб відображення інформації для забезпечення оператора відомостями про хід і спрямованість змін, а також кількісними характеристиками параметрів, що контролюються, у зоні допустимих значень.

Основними перевагами стрілко ви х індикаторів є простота їхньої конструкції, зручність і легкість в експлуатації, а також мала собівартість. Незважаючи на певні недоліки - обмежену наочність, відображення тільки одного парамет

Таблиця 13 Порівняльна характеристика сприйняття різних форм зображень

ра, відносно велику площину шкали - стрілкові індикатори широко використовуються, оскільки оператори дуже легко пристосовуються до них.

Як свідчать результати експериментів, ефективність сприйняття інформації з таких індикаторів залежить від характеристик окремих їх елементів: шкали, стрілки, оцифровки, розмітки (рис. 21).

Рис. 21 Приклади стрілкової індикації. Загальний вигляд пілотажних приладів

Точність і швидкість сприймання інформації залежать від форми і розміру шкали, особливостей графічної індикації, дистанції спостереження, а також режиму роботи оператора. При коротких експозиціях (t< 5с) сприймання інформації з приладу з рухомою шкалою і нерухомою стрілкою буде точнішим, ніж навпаки, а зі збільшенням часу експозиції все змінюється у зворотному порядку.

На якість сприймання інформації впливають форма і розміри шкали. Оптимальний кутовий розмір шкали становить 2,5°...5°. За збільшення або зменшення діаметра шкали суттєво знижується точність сприймання інформації і збільшується час 160).

На підставі результатів експериментальних досліджень [105] була складена номограма, яка сприяє визначенню необхідних для проектування характеристик шкал, виходячи з заданої точності і дистанції сприймання інформації (рис. 22).

Якість сприймання інформації, як уже зазначалося, узалежнена також від форми шкали (рис. 23), вибір якої, своєю чергою, залежить від поставленого завдання.

Для кількісного зчитування інформації краще застосовувати шкалу "відкрите вікно", а для характеристики параметрів глибини чи висоти або температури краща - вертикальна (б). Для виділення характерних або особливих ділянок шкали і прогнозування діяльності оператора найбільше підходять кругова (в) або напівкругова (г) шкали.

Важливе значення для сприймання інформації зі шкал приладів мають форма і розташування стрілок, особливості розмітки і оцифровки шкали. Найбільші переваги над іншими має клиноподібна стрілка, кінчик якої має бути не ширший, ніж найменша позначка шкали, і мас "працювати" на відстані 0,4... 1,5 мм від графічних позначок поділу шкали. Ефективність застосування самих графічних позначок, які певним чином поділяють шкалу, інтервал оцифровки, розміри самих штрихів мінімальних і оцифрованих діапазонів значення тощо вивчалися спеціально, і на підставі отриманих даних були розроблені відповідні закономірності, що формалізовані у вигляді графіків, таблиць, номограм |60|. Крім того, розроблені вимоги і рекомендації щодо розташування цих приладів на інформаційній панелі та їх поєднання за кольором і формою з іншими ЗВІ