Психологія - Трофімов Ю.Л. - Загальні ергономічні вимоги

Систематизація ергономічних вимог здійснюється за допомогою класифікаційних ознак. Найбільш поширені два види класифікаційних ознак. Перший характеризує взаємозв'язок ергономічних вимог з людиною як суб'єктом праці. Ця ознака дає змогу класифікувати ергономічні вимоги на гігієнічні, антропометричні, фізіологічні, психофізіологічні, психологічні та соціально-психологічні. Другий характеризує взаємозв'язок ергономічних вимог із засобами праці, умовами та процесами діяльності людини. Вимоги класифікуються на групи за відношенням до інформаційних моделей, алгоритмів і режимів праці, конструкції робочого місця, засобів життєзабезпечення і т. д. Структура ергономічних вимог визначається можливістю їх практичного застосування і ступенем деталізації. Всі вимоги можна поділити на загальні й часткові.

Загальні ергономічні вимоги в ході розробки систем перетворюються в часткові через деталізацію, уточнення і коригування стосовно конкретної системи, її призначення, умов застосування і узгоджених обмежень.

Загальні ергономічні вимоги висуваються до:

I. Організації систем "людина-техніка-середовище"

II. Організації діяльності людини-оператора

III. Організації робочих місць та технічних засобів діяльності

IV. Факторів придатності для перебування

V. Техніки безпеки праці.

Кожну з цих груп вимог можна поділити на такі підгрупи й одиничні ергономічні вимоги.

І. Загальні ергономічні вимоги до:

1. раціонального рівня автоматизації;

2. раціонального рівня розподілу функцій між людиною і технічними засобами системи та всередині групи операторів;

3. Обґрунтування чисельності та кваліфікації операторського й обслуговуючого персоналу.

II. Загальні ергономічні вимоги до:

1. алгоритмів діяльності;

2. інформаційних моделей;

3. кодування зорової та звукової інформації;

4. організації раціональних режимів праці та відпочинку;

5. методів і організації психофізіологічного відбору;

6. методів комплектування груп операторів;

7. методів організації навчання й тренування;

8. методів аналізу помилкових дій оператора.

III. Загальні ергономічні вимоги до:

1. організації й конструювання робочих місць, вибору робочої пози оператора;

2. механізованих робочих місць: оргооснащення, інструменту тощо;

3. автоматизованих робочих місць: засобів відображення інформації, органів управління, одягу й обладнання, інструкцій, спеціальної документації тощо;

4. апаратури навчання і тренування: моделюючого пристрою, робочою місця навчаючого, апаратури контролю підготовки.

IV. Загальні ергономічні вимоги до:

1. функціональних приміщень: величини й форми робочих приміщень, організації простору для пересування людей і транспортування вантажів, взаємного розташування функціональних приміщень;

2. робочого середовища робочого місця людини-оператора:

а) фізичних факторів: шуму, вібрації, мікроклімату, статичних полів, електромагнітного випромінювання і т. д.;

б) хімічних факторів: продуктів згоряння, виробничих та інших шкідливих домішок і виділень.

Розглянемо кілька прикладів. Проблема організації системи пов'язана з проблемою розподілу функцій у самій системі, тобто між людьми й машинами.

Ефективний розподіл функцій базується на максимальному врахуванні можливостей людини та машини. Загального рішення ця проблема не мас, оскільки кожній системі властиві свої особливості управління і кожного разу треба по-новому оцінювати можливості людини та технічних засобів її діяльності. При цьому слід ураховувати й ступінь завантаженості операторів, напруженості праці. Відомо, що недостатня завантаженість оператора негативно впливає на його готовність до активних дій та надійність їхнього виконання, особливо в екстремальних ситуаціях. У цьому разі необхідне передання деяких функцій від машини до оператора. Які ж функції краще виконує людина, а які машина?

Вважається, що людина має переваги порівняно з машиною щодо:

здатності відчувати подразники, котрі мають малий енергетичний рівень;

сприймання блоків інформації різної модальності та порівняння їх між собою;

розпізнавання сигналів на фоні шуму;

нагромадження та збереження протягом значного часу великої кількості інформації;

здатності робити висновки за неповної інформації про події, імпровізовано реагувати на них;

знаходження та застосування евристичних методів розв'язання практичних завдань;

можливостей застосовувати нагромаджений досвід і загальні принципи вирішення конкретних проблем;

можливостей виконувати дії в умовах перевантаження.

Проте людина гірше виконує такі функції, як:

контроль за діями людей і машин;

витрата енергії значними порціями та з великою точністю;

виконання монотонних операцій;

обробка інформації з високими швидкістю і точністю;

швидке реагування на сигнал.

Тому людині доручається вирішення завдань значної відповідальності, для яких не розроблені алгоритми рішень, а машині - переважно математичні розрахунки, зберігання великого обсягу інформації, виконання швидких дій з великим навантаженням, розв'язання завдань дедуктивними, алгоритмічними способами. Ці загальні рекомендації уточнюються для кожної системи, проходячи експериментальну перевірку в різних режимах роботи.

Проблема розподілу функцій між людиною і технічними засобами, визначення ролі людини в системі, психологічний аналіз її діяльності безпосередню пов'язані з проблемою обміну інформацією між людиною і машиною, її кодуванням та розробкою форм і засобів передання її людині-оператору.

Раціонально спроектована система має відповідати вимогам до змісту й форми інформації, а також психічним, психофізіологічним та іншим особливостям і можливостям оператора.

Наведемо загальні ергономічні вимоги до інформаційної моделі СЛТС.

1. Обсяг, структура й форма подання інформації повинні відповідати розв'язуваним завданням і психофізіологічним можливостям оператора.

Ергономічну оцінку відображуваної інформації доцільно проводити в такій послідовності:

визначити перелік ситуацій, які вимагають втручання оператора в перебіг керованих процесів;

знайти сукупність інформаційних ознак, що характеризують кожну з цих ситуацій;

оцінити ступінь розпізнаваності оператором ситуацій у відображеній інформації;

визначити, чи існують ситуації, ступінь розрізнення яких менший від диференційного порога, який визначається характеристиками людини-оператора.

2. Інформаційна модель мас бути лаконічною, оскільки швидкість і точність прийому та переробки інформації оператором обернено пропорційна кількості елементів, що їх оператор тримає на спостереженні.

З метою спрощення процесу прийняття рішення у складних системах інформаційна модель має бути досить гнучкою, щоб давати можливість перегруповувати й перекодовувати інформацію, змінювати черговість її подання та Інші дії.

3. Форма подання інформації не повинна вимагати від оператора її додаткового перекодування.

Доцільно застосовувати інтегральні способи подання інформації, так звані контактні аналоги (рис. 61), особливо у випадку, якщо прийняття рішень вимагає від оператора:

Рис. 61. 1 -інтегральна приладова пане лами; 2 - зображення параметрів режиму г га": а - картина польоту за заданим курсе польоту за заданим курсом, але на висоті, і картина, яка виникає з відхиленням літака Й на висоті, що перевищує задану; 3 -o ек керування підводним човном (Полмер, 15 "Коналог* для керування підводним човном

одночасної оцінки кількох парам" або параметрів, які змінюються у час підсумовування великого обсягу о порівнянім суперечливих або взасі ного ступеня важливості;

орієнтувальної кількісної оцінки відомостей;

якісної оцінки ситуації, що склалася, тощо.

Обґрунтовуючи вимоги до інформаційної моделі, треба також передбачити можливість діяльності оператора за згорнутим алгоритмом (за узагальненою інформацією) і за розгорнутим алгоритмом (з використанням детальної інформації за мінімальної кількості переключень уваги на її виклик).

4. Інформація повинна відображатися з тим ступенем точності, який потрібний для розв'язання оператором покладених на нього завдань.

5. Для забезпечення послідовності організації уваги оператора розміщення елементів інформаційної моделі мас відповідати найімовірнішій послідовності їх обслуговування оператором. Домінуючий маршрут повинен зосереджуватися в юні оптимального поля зору (рис. 62).

6. З метою вивільнення уваги оператора для продуктивних рішень потрібно звести до автоматизму виконання операцій, що входять до діяльності у вигляді стандартних, багаторазово повторюваних елементів. Це досягається застосуванням єдиного коду для ідентичних сигналів, групуванням і просторовим розмежуванням сигналів нижчих порядків від сигналів вищих порядків і т. д.

7. Інформаційна модель повинна бути спроектована так, щоб не допускати перевантаження оперативної пам'яті оператора. З цією метою з алгоритму операторської діяльності мають бути виключені:

потреба в одночасному запам'ятовуванні більше ніж трьох значень поточних параметрів;

зіставлення в думці більше ніж трьох логічних умов;

використання при плануванні відповідної дії більше ніж двох органів управління.

Інформаційні моделі повинні забезпечувати також максимально можливе розвантаження довгочасної пам'яті людини.

8. Інформаційна модель має давати змогу оператору прогнозувати характер розвитку ситуації й спостерігати як за поточними, так і за очікуваними результатами своїх лій. Модель повинна допомагати операторові негайно виявити відказ пристрою й алгоритмів обробки інформації, а також засобів її подання.

9 Організація потоків інформації має передбачити як перевантаження, так і недовантаження операторів.

10. Для зменшення навантаження оператора потрібно:

Рис. 62. Оптимальні та максимальні кути обзору; а - переводячи око, б - повертаючи голову; в - повертаючи голову та око

давати операторові інформацію з необхідним випередженням до початку виконання;

скоротити потік інформації до необхідного мінімуму, відділити інформацію, що надходить епізодично, і подавати її за запитом;

виділяти операторові для прийняття рішення максимальний час у межах відведеного для розв'язання завдання.

Для цього інформаційні моделі повинні містити відомості про час, який мас у своєму розпорядженні оператор для виконання алгоритму.

11. Для підвищення навантаження оператора доцільно: скоротити до мінімуму час від запиту до відтворення інформації;

забезпечити достатню інтенсивність потоку інформації;

підвищити рівень "помітності" інформації (мерехтінням сигналів, яскравістю, гучністю);

забезпечити л ос та ті по тривалість індикації до реалізації оператором своїх дій;

надати операторові можливість зворотного контролю за своїми діями.

12. Для забезпечення максимальної швидкості обробки інформації оператор повинен мати можливість сам регулювати потік інформації, тобто не бути жорстко пов'язаним з технічними характеристиками засобів подання інформації.

13. Характеристики сигналів, що подаються оператору, мають забезпечувати необхідний рівень їх диференційованого сприймання. Для цього треба:

при кодуванні сигналів ураховувати оперативні пороги сприймання;

кожний сигнал наділяти двома-чотирма ознаками для запобігання помилкам.

14. Для більш рівномірного завантаження аналізаторів оператора основна інформація мас оптимально розподілятися між зоровим, слуховим та іншими аналізаторами.

Загальні ергономічні вимоги до конструкції робочих місць стосуються: конструктивного виконання робочих місць та їхніх елементів; розміщення елементів на робочому полі; ергономічної оптимізації пульта управління.

Конструкція робочого місця повинна забезпечувати: можливість оператора швидко зайняти його, змінити положення тулуба і кінцівок, прийняти зручну позу для відпочинку; відсутність постійного контакту життєво важливих частин тіла з корпусом, механізмами та агрегатами об'єкта; можливість надання першої допомоги пораненим, їх евакуації, швидкого покидання об'єкта в аварійних ситуаціях.

Основою для обґрунтування вимог до робочого місця є раціонально вибрана робоча поза оператора. Як правило, перевага надається положенню оператора "сидячи", оскільки це вимагає меншого напруження різних груп м'язів і сприяє успішному протіканню процесів сприймання й переробки інформації (рис. 63, 64).

Конструкція пульта та його компонування мають забезпечувати:

логічне групування засобів відображення інформації та органів управління за функціональним призначенням і відповідно до алгоритму діяльності оператора;

єдність і простоту мнемоніки в процесі аналізу інформації й виконання управлінських дій. Компонування робочого поля треба здійснювати виходячи зі значущості й частоти використання засобів відображення інформації та органів управління, із просторового поєднання стимулу й реакції, структурної відповідності, функціонального групування, оперативного групування, виділення масивів елементів.

Ергономічна оптимізація конструкції пульта управління і вибір того чи іншого його варіанта здійснюються на основі порівняння значень показників, що характеризують якість діяльності оператора в процесі роботи з пультом. В окремих випадках можуть використовуватися непрямі (побічні) показники, певним чином пов'язані з якістю діяльності, такі, наприклад, як показник невпорядкованості, довжина маршруту обслуговування й т. ін. Найпридатнішим показником є довжина маршруту обслуговування. Величину цього показника вимірюють на макеті або кресленні з точністю до сантиметра.

Значення показника невпорядкованості розміщення елементів залежить від їх групування на пульті, послідовності розміщення алгоритму діяльності й відповідності мнемонічним закономірностям типу "горизонтальний", "вертикальний", "похилий" ряди. Третій непрямий показних оцінки (порівняння) варіантів конструкції й компонування робочого місця - математичне очікування (дисперсія) еталонного часу виконання алгоритму. Він ураховує вплив на якість діяльності оператора необхідних механічних переміщень, складності інформаційного пошуку, розмірів робочого поля, групування елементів та характеру їх позначень.

Загальні ергономічні вимоги до органів управління. Вибір органу управління визначається властивостями параметрів

Рис. 63. Форма панелей (план)

Рис. 64. Розміщення й кути нахилу панелей пульта керування для роботи в позі "сидячи"

об'єкта або системи управління й залежить від типу впливу, який оператор має здійснити на систему, а також тих змін, які він повинен викликати в системі або об'єкті.

Вибір органу має здійснюватися відповідно до конкретних умов його використання. До факторів, які впливають на вибір органу управління, належать температурні умови, наявність вібрації, прискорень, невагомості, спеціальних видів одягу, положення тіла, умови освітленості.

Органи управління можна розділити на дві великі групи. Перша трупа призначена для одномоментних (періодичних або одноразових) впливів на систему або об'єкти управління. Друга група органів управління використовується для виконання операцій, пов'язаних з уведенням у систему сигналів, що розрізняються за своєю величиною або тривалістю, операцій стеження та деяких інших безперервних впливів.

У всіх випадках, коли це можливо, слід надавати перевагу органам управління, що ґрунтуються на дискретному принципі впливу на систему. Органи управління однаковими системами або об'єктами повинні розмішуватися на пульті відповідно до реального розміщення цих самих систем або об'єктів щодо його осі симетрії, враховуючи зони досягнення в моторному полі людини (рис. 65 (1, 2)).

Незалежно від використовуваного типу органів управління вони мають бути логічно згруповані, їхнє просторове розміщення - відповідати розміщенню пов'язаних з ними груп індикаторів або мнемосхем, а розташування органів управління всередині групи - розташовуванню індикаторів на панелі інформації або мнемознаків на мнемосхемі У тому разі, коли послідовність використання органів управління при виконанні різних операцій неоднакова, перевага, як правило, надається операціям уведення системи в дію, зокрема операціям пуску.

У конструкції органів управління мають ураховуватися раніше сформовані сенсомоторні навички - стереотипи. З метою використання позитивного перенесення навичок у конструкцію систем ураховується вимога, відповідно до якої органи управління при одному й тому самому спрямуванні руху повинні давати той самий ефект.

Потрібно також зважати на те, що в більшості людей функціональнішою є права рука. Саме цією рукою виконуються дії, які вимагають найбільшої точності або сили. Органи управління, які приводяться в рух руками, точніші, ніж ті, що приводяться в рух ногою. Зусилля, необхідні для

Рис. 65 (1). Зони досяжності оператора у вертикальній площині під час роботи в позі "стоячи"

Рис. 65 (2). Зони досяжності оператора в горизонтальній площині під час роботи в позах "стоячи" та "сидячи"

переміщення органів управління, мають відповідати можливостям людини-оператора з урахуванням умов її діяльності

Загальні ергономічні вимоги до тренажерів:

1. Тренажери повинні забезпечувати:

формування і вдосконалення професійних навичок та умінь операторів;

контроль та оцінку діяльності операторів у процесі навчання й тренування;

управління процесом навчання й тренування;

проведення професійного відбору на початковому етапі навчання; і

контроль за функціональним станом оператора в процесі навчання й тренування.

2. Навички, які формуються на тренажері, за своєю структурою мають відповідати навичкам реальної трудової діяльності.

3. Тренажери повинні складатися з таких основних пристроїв: моделюючого пристрою; робочого місця навчаючого; робочих місць учнів; апаратури контролю підготовки.

4. Моделюючий пристрій має забезпечувати: моделювання умов навчальних задач у реальному масштабі часу; можливість зміни складності навчальних задач у процесі підготовки; можливість дозованого подання навчальних задач; моделювання аварійних ситуацій і типових несправностей ; тощо.

5. Навчальна інформаційна модель повинна бути подібною до інформаційної моделі в системі "людина-техніка- середовище".

6. Робоче місце навчаючого мас бути устатковане засобами двобічного зв'язку з учнями.

7. На робоче місце навчаючого в усіх режимах підготовки повинна надходити інформація: використовувана учнем у процесі підготовки; про якість роботи учнів; про функціональний стан учнів.

8. Для стимулювання учня й оперативного усунення помилок, які виникають у процесі навчання, на його робоче місце мас подаватися відповідна інформація. і

9. Величини зусиль, необхідні для зміни положення органів управління на робочому місці учня й відповідному робочому місці оператора, мають бути однакові

10. З робочого місця учня має забезпечуватися можливість управління параметрами навчальної інформаційної ( моделі в режимі самонавчання.

11. Апаратура контролю повинна забезпечувати:

автоматичну обробку й аналіз інформації;

автоматичну реєстрацію необхідних параметрів, що характеризують якість роботи;

багаторазове відтворення всієї інформації, зафіксованої В процесі підготовки;

можливість оцінки придатності учнів для роботи операторами у конкретних системах.

Загальні ергономічні вимоги до умов зовнішнього середовища на робочому місці оператора виходять із таких установлених рівнів чинників зовнішнього середовища:

оптимальних, тобто таких, що цілком відповідають екології людини й забезпечують найвищий рівень працездатності, не викликаючи порушень фізіологічних механізмів компенсації при тривалому впливі чинників;

гранично допустимих, які використовуються тоді, коли передбачається епізодичне перебування людини в екстремальних умовах середовища, а характер роботи допускає тимчасове зниження рівня працездатності;

гранично стерпних, за яких забезпечується життя людини і можливість мінімальної трудової діяльності. Ці рівні використовуються тільки в аварійних ситуаціях.

Нормуванню відповідно до наведених вище рівнів підлягає такий комплекс умов зовнішнього середовища.

1. Фізичні фактори:

а) мікрокліматичні фактори. Включають основні параметри (температура повітря, відносна вологість, швидкість руху повітря і т. д.), які справляють безпосередній вплив на теплообмін організму з навколишнім середовищем, і комплексні показники, що кількісно характеризують загальний тепловий ефект спільного впливу на організм основних параметрів мікроклімату.

Нормування мікрокліматичних факторів здійснюється окремо для холодного й теплого періодів року;

б) механоакустичні фактори (акустичні шуми; ударні й вібраційні перевантаження; зміни тиску повітря);

в) електромагнітні фактори (освітлюваність; профілактичне ультрафіолетове опромінення; радіочастотне і рентгенівське випромінювання);

г) напруга в освітлюваних мережах. Нормуються гранично допустимі рівні номінальної напруги.

2. Хімічні фактори:

а) основні компоненти газового складу повітря. Визначаються гранично допустимі концентрації кисню і вуглекислого газу в повітрі приміщень залежно від часу перебування в них людини, режиму роботи й системи вентиляції;

б) концентрація шкідливих хімічних домішок повітря Вимоги до таких концентрацій висуваються з урахуванням часу перебування операторів у робочих приміщеннях.

Обґрунтовуючи ергономічні вимоги до умов зовнішнього середовища, треба враховувати вплив факторів на якість діяльності і функціональний стан операторів. На якість діяльності операторів найбільший вплив справляють мікрокліматичні умови, акустичні шуми та рівень штучної освітлюваності робочих поверхонь.

Найповніший перелік нормованих факторів зовнішнього середовища й конкретні значення норм містяться в санітарно-гігієнічних вимогах і документах.

Діють понад 40 держстандартів ергономічного спрямування.