Проектування засобів відображення інформації

На перших етапах створення простих технічних систем панував «традиційний технічний підхід, який ураховував окремі властивості людини, зокрема антропометричні та біомеханічні характеристики. Це був період розробки окремих технічних пристроїв, знарядь праці.

Наступний – етап системотехнічного проектування — характеризується поєднанням окремих пристроїв у цілісну систему з урахуванням особливостей їхньою взаємозв'язку. За цього підходу людина розглядалася як один із зовнішніх факторів, що впливає на роботу технічної системи, а сам процес проектування зводився до проектування елементів зв’язку людини і машини.

На зміну системотехнічному підходу прийшов комплексний підхід, що розглядав людину як найважливіший компонент системи, котрий визначає специфіку її функціонування.

Проектування системи при комплексному підході складається з трьох основних частин:

- технічного проектування технічної частини системи;

- художнього проектування естетичного вигляду системи;

- інженерно - психологічного проектування (ІПП), що пов'язане зі включенням людини до системи: створення проекту діяльності людини і «узгодження» його з технічною частиною системи.

Залежно від значення і ролі проекту діяльності людини-оператора в загальному проекті СЛМ існують два підходи до інженерно - психологічного проектування, які умовно були названі рівнокомпонентним і антропоцентричним.

Кінцевою метою інженерно-психологічною проектування с забезпечення належної ефективності функціонування СЛМ і здоров'я людей завдяки оптимальному врахуванню можливостей людини і техніки вже на стадіях проектування цих систем.

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

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.

1) За функцією інформації, що видається, ЗВІ діляться на командні (цільові) і ситуаційні (контрольні). Командні індикатори відображають мету управління, якої потрібно досягти, 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 (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 групи відносять більшість використовуваних приладів та індикаторів.

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

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.

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

На інтегральних індикаторах інформація подається в узагальненому вигляді, що скорочує час її пошуку і синтезування (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.

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

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

• за кількістю інформації, забезпечуючи оптимальний інформаційний баланс;

• 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.

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 транспортними 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 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 стрілкових індикаторів є простота їхньої конструкції, зручність і легкість в експлуатації, а також мала собівартість.

Точність і швидкість сприймання інформації залежать від форми і розміру шкали, особливостей графічної індикації, дистанції спостереження, а також режиму роботи оператора.

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.

Для кількісного зчитування інформації краще застосовувати шкалу «відкрите вікно», а для характеристики параметрів глибини чи висоти або температури краща — вертикальна. Для виділення характерних або особливих ділянок шкали і прогнозування діяльності оператора найбільше підходять кругова або напівкругова 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 має «працювати» на відстані 0,4...1,5 мм від графічних позначок поділу шкали. Ефективність застосування самих графічних позначок, які певним чином поділяють шкалу, інтервал цифрування, 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.

Знакова індикація. В абстрактних ЗВІ використовують різні види знаків: літери, цифри, умовні символи, абстрактні фігури. Побудова умовних символів може здійснюватись індуктивним і дедуктивним способами. У першому випадку реальне зображення спрощується і залишаються тільки важливі ознаки об'єкта. Таким чином воно може «згорнутися» в умовний символ. При застосуванні другого способу в основі зображення — абстрактна геометрична фігура, до якої вводяться додаткові елементи (цифри, літери, штрихи, кольори тощо). Головне значення у сприйманні знака мають його контур і кількість додаткових елементів, а також режим роботи оператора. В умовах вільного режиму сприйняття інформації (необмежена експозиція) оперативний поріг розрізнення контуру знака перебуває в межах 9'...15', букв — 6'...9', а вже за обмеження часу експозиції розмір контуру знака має бути в межах 60', його деталі — 30'...40'; а букви — 40'...50'.

Загалом необхідно враховувати співвідношення розміру деталей знака та їх кількості з розмірами основного контуру знака.

Універсальними засобами відображення інформації є електронно-променеві трубки, алфавітно-цифрові і графічні дисплеї, які широко застосовують у сучасних складних СЛМ. Найпоширенішими формами графічної індикації є графіки, діаграми, номограми та інші графічні зображення функціональних залежностей різних складових процесу управління.

Кодування інформації. При проектуванні абстрактних ЗВІ виникає проблема оптимального кодування інформації. Термін «кодування» означає перетворення відомостей у сигнал, зручний для передавання по каналах зв'язку. Щодо діяльності оператора кодування визначає спосіб представлення інформації за допомогою умовних символів. Проблема оптимального кодування — це вирішення питань вибору категорій коду, довжини алфавіту сигналів, компонування кодового знака, можливості компонування сигналів у групи.

Категорія коду визначається засобами кодування інформації, серед яких виділяють геометричні фігури, літери, цифри, колір, яскравість, розмір, орієнтацію, частоту мерехтіння тощо.

Визначення категорій коду залежить і від форми об'єкта. В багатьох випадках швидкість і точність розрізнення і впізнання об'єкта збільшувалися з підвищенням ступеня схожості зображення об'єкта з самим об'єктом.

Просторову орієнтацію символу краще використовувати для відображення напряму руху. Для привертання уваги людини краще використовувати частоту мерехтіння сигналу, а для позначення виду і класу об'єкта — кодування формою. Певні асоціації склалися у людини і у відношенні до певного кольору: червоний асоціюється з небезпекою, а зелений — зі спокоєм, жовтий — з насторогою, блакитний — з вільним простором. Зрозуміло, що всі сигнали мають відповідати психофізіологічним можливостям людини-оператора.

Одним із найпоширеніших способів передавання складних повідомлень є формулярний. Формуляром називається компактна таблиця різних знаків, кожен з яких — це інформація про окремий параметр об'єкта. Для підвищення ефективності читання формуляра застосовують змішане кодування.

Інженерно-психологічні вимоги до акустичних індикаторів. Хоча значна кількість інформації операторові надходить завдяки зоровим сигналам, подеколи значно доцільніше застосовувати акустичні сигнали, які можуть передаватись у формі звуків або в мовній формі і використовуються у таких випадках:

– коли інформація проста, стисла і потребує негайної реакції;

– якщо застосування візуальної інформації неможливе за умовами роботи;

– при необхідності попередження оператора про надходження наступного сигналу;

– коли потрібен мовний зв'язок.

Звукові сигнали використовують для попередження оператора про небезпеку або про перехід системи в інший стан, для нагадування про використання певних дій чи для привертання уваги оператора.

Джерелом звукових сигналів можуть бути звукові генератори, гудки, сирени, свистки, дзвоники. Вони характеризуються:

частотою: для аварійних сигналів — 800-5000 Гц; для попереджувальних — 200-800 Гц;

• рівнем звукового тиску в місці приймання: для аварійних сигналів — 90-100 дБ, для попереджувальних — 30-80 дБ;

• тривалістю окремих сигналів та інтервалів, яка має бути не менша ніж 0,2 с; тривалістю інтенсивних сигналів, котра не перевищувала 6-10 с;

модуляцією сигналів, яку необхідно здійснювати за рахунок зміни амплітуди і частоти. Глибина амплітудної модуляції має дорівнювати 12%, а частотної — 3% по відношенню до основної частоти.

Зростання складності сучасних СЛМ, збільшуючи кількість контрольованих і керованих параметрів технічної системи, призводить до збільшення інформаційних ЗВІ, що, відповідно, негативно впливає на ефективність діяльності оператора.

Для підвищення швидкості і точності сприйняття сигналів оператор використовує інтегральні та полісенсорні (полімодальні) ЗВ1.

Інтегральні засоби подання інформації — так звані контактні аналоги — доцільно застосовувати у випадках, коли прийняття рішень вимагає від оператора:

• одночасно оцінити параметри різного характеру або параметри, які змінюються у часі;

• підсумувати великий обсяг однорідної інформації;

• порівняти суперечливі або взаємопов'язані дані різного ступеня важливості;

• орієнтовно оцінити наявні відомості кількісного характеру та ситуацію, що склалася, і т. д.

У побудові полімодальних ЗВІ враховують не тільки особливості функціонування кожного аналізатора, а й їхні взаємовпливи у процесі приймання інформації. В обґрунтуванні вимог щодо інформаційної моделі також передбачають можливості діяльності оператора за згорнутим алгоритмом з використанням детальної інформації за мінімальної кількості переключень уваги на її виклик. Для забезпечення послідовності організації уваги оператора елементи інформаційної моделі мають розміщуватися відповідно найімовірнішій послідовності їх обслуговування.

Інформаційна модель має давати змогу операторові про­гнозувати характер розвитку ситуації і спостерігати як за поточними, так і за очікуваними результатами своїх дій. Модель має уможливлювати обробку інформації, а також способи її подання.

Багатофункціональні, полімодальні, об'ємні засоби відображення інформації суттєво підвищують ефективність діяльності оператора, але все ж таки залишаються індивідуальними ЗВІ, що не вирішує проблему оптимального уявлення інформації.

Дата добавления: 2014-01-11