/
Автор: Борисов СВ. Денисов В.А. Душков Б.А. Забродин Ю.М.
Теги: психология инженерное дело техника в целом кибернетика справочник
Год: 1982
Текст
Справочник
ИО ИНЖЕНЕРНОЙ
ПСИХОЛОГИИ
Под ре дач дней чл.-кор, АН ССОР
Б. Ф. ЛОМОВА
МОСКВА
" МАШИНОСТРОЕНИЕ »
1982
ББК -82.81
С74
УДК 159.9:62(031)
Рецензент канд. психологических паук Г. Т. Береговой
Авторы:
Канд. техн, наук С. В. Борисов, канд. психол. наук В. А. Денисов,
д-р психол. наук Б. А. Душков, д-р психол. наук Ю. М. Забродин,
канд. психол. наук М. М. Князев, канд. техн, наук А. В. Королев,
чл.-кор. АН СССР Б. Ф. Ломов, канд. техн, наук Г. Г. Маньшин,
канд. техн, наук Р. П. Повелейко, канд. техн, наук Б. А. Смирнов,
В. А. Терехов, д-р психол. наук А. П. Чернышев
Справочник по инженерной психологии/Пол ред.
С74 Б. Ф. Ломова. — М.: Машиностроение, 1982. —
368 с., ил.
В пер. 1 р. 70 к.
Представлен справочный материал по основным проблемам
инженерной психологии. Рассматриваются инженерно-психолог и чес кие
характеристики оператора, определяющие эффективность и надежность
его работы с техническими устройствами, требования но проектированию
и эксплуатации систем «человек — машина», и методы оценки степени
учета инженерно-психологических требований. Приводятся сведения
по учету этих требований при организации труда операторов, а также
некоторые антропометрические, физиологические и Друг ие сведения.
Предназначен для инженерно-технических работников, занимающихся
проектированием и эксплуатацией машин и оборудования, работающих
с участием человека
с
1502000000
038(01)-82
52-82
ББК 32.81
&Ф0.1
© Издательство «Машиностроение», 1982 г.
ПРЕДИСЛОВИЕ
В условиях все ускоряющегося научно-технического прогресса
возрастает значение инженерной психологии в решении важнейших
народнохозяйственных задач: повышения эффективности (производи-
тельности) и качества труда, проектирования новой техники, повыше-
ния культуры производства и качества выпускаемой продукции, и
различных задач организационного, социального и воспитательного
характера. В этих условиях большое значение имеет обеспечение ши-
рокого круга практических работников проектно-конструкторских и
производственных предприятий необходимыми сведениями по инженер-
ной психологии.
Вместе с тем ощущается острая нехватка в изданиях справочно-
методического характера. Справочник призван ликвидировать суще-
ствующий пробел.
Инженерная психология занимается вопросами взаимодействия
человека и машины, поэтому в справочных материалах должны быть
отражены данные из различных областей знаний (психофизики, психо-
физиологии, антропометрии, проектирования и оценки сложных си-
стем, организации труда и рабочей среды). Это поставило перед соста-
вителями и редакторами справочника ряд проблем.
Первая проблема — оптимизация соотношения объемов, а следова-
тельно, и детализации указанных материалов в рамках небольшого
объема справочника. Это потребовало разработки нескольких вариан-
тов представления справочных материалов как в разных главах, так
и внутри них.
Вторая проблема — отсутствие первоисточников, в которых до-
статочно полно на настоящий момент были бы представлены данные,
необходимые для освещения отдельных вопросов, соответствующих
параграфам справочника, и, как следствие, трудности составления
справочного материала по одному вопросу из нескольких, не всегда
согласованных между собой работ.
Указанные проблемы отразились на справочных материалах,
посвященных характеристикам человека, требованиям к рабочей среде,
вопросам организации труда операторов. Поэтому по некоторым во-
просам представлены минимальные данные, которые будут достаточны
не всем читателям справочника. Чтобы как-то компенсировать этот
вынужденный недостаток, а также ориентировать инженеров в столь
разнообразной литературе, в конце книги приводится список рекомен-
дуемой литературы, наиболее полно отражающий тематику каждой
главы.
Одна из главных методических трудностей представления справоч-
ного материала связана с отсутствием у большинства будущих чита-
телей основ инженерно-психологических знаний, так как курсы инже-
нерной психологии еще только начинают внедряться в практику пре-
подавания технических вузов. Поэтому в первой главе сделана попытка
краткого изложения основных понятий и методов инженерной психо-
I* 3
логин, описаны технические средства, необходимые для решения
ипженерно-психологических задач.
Несколько проблематичным может показаться читателю изложе-
ние инженерно-психологических аспектов проектирования систем
«человек—машина». Это объясняется тем, что в настоящее время су-
ществует разрыв между подходами к описанию психологических ха-
рактеристик человека и технических характеристик машинной части
систем. Тем не менее создание современных автоматизированных систем
требует единого подхода к человеческой и машинной частям этих систем,
единого языка для их описания. Поэтому в справочнике сделана по-
пытка раскрыть главные принципы системного проектирования, а на
примере довольно простой и широко распространенной автоматизиро-
ванной системы показать пути решения задач проектирования цело-
стной системы «человек—машина».
При подготовке справочника использованы государственные стан-
дарты по системе «человек—машина» и безопасности труда, а также
ряд нормативно-технических документов по организации труда. Изла-
гаемый материал содержит в основном лишь конечные, выходные ре-
зультаты исследований.
Любой справочник трудоемок и требует кропотливой работы по
его оформлению и редактированию. Выпуск справочника не мог быть
осуществлен в столь сжатые сроки, если бы не помощь сотрудников
Института психологии АН СССР В. В. Антипова, Ж. Д. Ляскиной, а
также В. Б. Тарасова. Авторы справочника выражают; им глубокую
признательность и благодарность.
Создание этого справочника является первой попыткой в СССР
найти связь между проектировщиками систем и исследователями в об-
ласти инженерной психологии. Поэтому все критические замечания,
высказанные читателями, будут приняты составителями справочника
с большой благодарностью.
Замечания и предложения просьба присылать по адресу: 129336
Москва, И-336, Ярославская улица 13, Институт психологии, АН СССР.
УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ
АХ — антроисмстр1;4кспи. характеристики
ВК — вычислительный комплекс
ЗСИ — знакосиптезирующие индикаторы
14110 — инженерно-психологическая оценка
J-1ПП — инженерно-психологическое проектпрование
f’ПТ — инженерно-психологическое требование
КА — командный аппарат
КЧСМ —- критическая частота слияния мельканий
ОУ— органы управления
РМ — рабочее место
СОИ — средства отображения информации
СЧ?А — система «человек—машина»
УК— устройства коммутации
УО — управляемый объект
ЦНС — центральная нервная система
ЦПМ — цифропечатающий механизм
ЭД — эксплуатационная документация
ОН — органы индикации
ГЛАВА I
ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ
ИНЖЕНЕРНОЙ психологии
1. ЗАДАЧИ ИНЖЕНЕРНОЙ ПСИХОЛОГИИ
XXVI съезд КПСС, наметивший новые рубежи коммунистического
строительства, подчеркнул необходимость наиболее рационального
использования материальных и трудовых ресурсов, повышения произ-
водительности общественного труда. Эффективное решение этой задачи
требует широкого внедрения инженерно-психологических знаний в прак-
тику проектирования, производства и эксплуатации современных
автоматизированных систем.
Это связано с тем, что в условиях ускорения научно-технического
прогресса, возрастания масштабов внедрения новой техники, повыше-
ния технического уровня производства трудовая деятельность человека
г. автоматизированных системах управления становится все более слож-
ной и напряженной. По данным статистики надежность выполнения
человеком-оператором все более усложняющихся функций уменьшается.
Поэтому увеличение надежности технической части системы теряет
смысл, так как надежность всей системы лимитируется надежностью
человека, человек становится все менее надежным звеном, даже менее
надежным, чем техническая часть современных систем. Но ни один
инженер не будет совершенствовать какую-либо часть, элемент системы,
если надежность другого ниже.
Поэтому решение задач, поставленных XXVI съездом КПСС перед
советской наукой и техникой, выдвигает задачу проектирования не
только одной техники, машин, а проектирования целостной системы
«человек—машина».
Внедрения инженерно-психологических знаний в практику тре-
бует также важнейшее указание XXVI съезда КПСС: «Осуществить
глубокие преобразования в важнейшей сфере жизнедеятельности лю-
дей — в труде, улучшить и облегчить его условия, обеспечить широкие
возможности для высокопроизводительной и творческой работы...»
(«Правда», 5 марта 1981 г.).
Основами инженерной психологии должен овладеть каждый инже-
нер, каждый! организатор производства, так как развитие современного
производства на научной основе, проектирование и эксплуатация
техники, организация труда требуют учета психологических и
других особенностей человека, обслуживающего современную тех-
нику.
Современные системы условно можно разбить на два больших
класса: технологические и организационные. В системах первого класса
человек с помощью технических средств управляет производственными
агрегатами и процессами, транспортными средствами и другими ма-
шинами. Человек в таких системах выполняет функции оператора.
В организационных системах человек, используя технические средства
для выработки решений, управляет коллективами людей. Деятельность
человека в таких системах носит управленческий характер.
6
Управление современными машинами связано не столько с физи-
ческими, сколько с умственными нагрузками. Основными функциями
человека на производстве все более становятся программирование ра-
боты машин, управление ими и контроль. Они связаны с необходи-
мостью переработки больших потоков информации и принятия решений.
В связи с развитием техники возможности человека расширяются,
по техника становится настолько сложной, что начинают возникать
трудности в управлении. Появляется задача согласования конструкций
машин с психологическими и физиологическими характеристиками
человека. Как бы ни была совершенна техника, ее эффективное приме-
нение в конечном итоге зависит от деятельности людей, управляющих
этой техникой. Поэтому и возникает необходимость изучения работы
машин н деятельности операторов в единой системе «человек—машина»
(СЧМ).
Проблема взаимодействия человека и современной техники (про-
блема «человек—машина») превратилась в одну из основных проблем
современной науки. Эта проблема имеет много аспектов. Важнейший
из них связан с изучением процессов информационного взаимодействия
человека и технических устройств.
Инженерная психология и есть та научная дисциплина, которая
изучает объективные закономерности процессов информационного
взаимодействия человека и техники для использования их в практике
проектирования, создания и эксплуатации СЧМ. Инженерная психо-
логия рассматривает деятельность человека и функционирование ма-
шины во взаимосвязи. При этом подчеркивается ведущая роль человека.
Нельзя правильно понять отношение «человек—машина», не рассма-
тривая человека как субъекта, а машину — как орудие труда. Любая
машина, любые технические устройства являются лишь средствами для
осуществления трудового процесса и создаются для использования
их человеком.
Как самостоятельная наука инженерная психология начала фор-
мироваться в 40-е годы нашего века. Ее развитие как науки прошло
ряд этапов — от накопления и анализа данных о человеческом факторе
для оптимизации отдельных технических средств контроля и управле-
ния до системного подхода к проектированию и эксплуатации сложных
человеко-машинных комплексов, какими являются современные про-
изводственные объекты.
Как психологическая наука инженерная психология изучает пси-
хические процессы и свойства человека, выясняя, какие требования
к техническим устройствам вытекают из особенностей человеческой
деятельности, т. е. решает задачу приспособления техники и условий
труда к человеку.
Как техническая наука инженерная психология изучает принципы
проектирования систем с учетом психологических и физиологических
особенностей человека.
Для более конкретного рассмотрения этих задач обратимся к струк-
турной схеме СЧМ (рис. 1). Любые изменения в состоянии управляе-
мого объекта УО поступают в информационно-логические, вычисли-
тельные н другие устройства, обеспечивающие заданную степень авто-
матизации управления. После соответствующей обработки информация
о состоянии УО предъявляется человеку-оператору на средствах отобра-
жения информации (индикаторах). Следовательно, оператор восприни-
мает не непосредственно состояние УО, а некоторый имитирующий его
образ (отображение), называемый информационной моделью. Под
информационной моделью понимается множество сигналов, несущих
7
Человек Машина
Рис. 1. Структурная схема СЧМ
оператору информацию об управляемом объекте и организованных
в соответствии с определенной системой правил.
Информационная модель с необходимой полнотой и точностью
должна отображать состояние управляемого объекта. Кроме того,
она должна соответствовать возможностям оператора по приему и пере-
работке информации, его психологическим качествам. На основе вос-
приятия информационной модели в сознании оператора формируется
образ состояния УО (представление о реальном объекте, отображаемом
в информационной модели), который обычно называют оперативным
образом, или концептуальной моделью (от английского слова con-
cept— понятие, представление).
Эта модель сравнивается с некоторым эталоном, хранящимся
в памяти оператора и отражающим требуемое состояние УО. В резуль-
тате сравнения сформированного оперативного образа с эталоном опе-
ратор принимает решение по управлению УО. Принятое решение реали-
зуется органами движения или речи (эффекторами), с их помощью
производится воздействие на органы управления, т. е. происходит
ввод командной информации в информационно-логические и вычисли-
тельные устройства, в результате чего осуществляется необходимое
преобразование состояния УО. На этом заканчивается один цикл ре-
гулирования, под которым понимается промежуток времени от момента
изменения состояния УО до момента перевода его в новое (требуемое)
состояние.
Основные задачи инженерной психологии:
анализ функций человека в СЧМ, изучение структуры и классифи-
кация деятельности оператора;
изучение процессов преобразования информации человеком-опе-
ратором (преобразование информации человеком включает четыре
основных этапа: прием информации, переработка принятой информа-
ции, принятие решения, осуществление управляющих воздействий);
разработка принципов построения рабочих мест операторов;
изучение влияния психологических факторов на эффективность
СЧМ;
8
разработка принципов и методов профессиональной подготовки
операторов в СЧМ (профессиональная подготовка операторов включает
профессиональный отбор, обучение, тренировку, формирование про-
фессионального коллектива и управление им);
инженерно-психологическое проектирование и оценка СЧМ, эта
задача является обобщающей: при ее решении используются резуль-
таты, полученные при решении всех предыдущих задач.
2. СИСТЕМА «ЧЕЛОВЕК—МАШИНА»
Система «человек—машина» есть система, состоящая из человека-
оператора (группы операторов) и машины (технических устройств),
посредством которой оператор осуществляет трудовую деятельность
(ГОСТ 21033—75).
Под человеком-оператором понимается человек, осуществляющий
трудовую деятельность, основу которой составляет взаимодействие
с предметом труда, машиной и внешней средой посредством информа-
ционной модели и органов управления.
Основу классификации СЧМ (рис. 2) составляют четыре группы
признаков—целевое назначение системы, характеристики челове-
ческого звена, тип и структура машинного звена и тип взаимодействия
компонентов системы.
Целевое назначение СЧМ оказывает определяющее влияние на
многие ее характеристики и поэтому является исходным.
По целевому назначению можно выделить классы систем:
управляющие, в которых основной задачей человека является
управление машиной (комплексом);
обслуживающие, в которых задачей человека является контроль
состояния машинной системы, поиск неисправностей и т. п.;
обучающие, служащие для выработки у человека определенных
навыков;
информационные, обеспечивающие поиск, накопление или получе-
ние необходимой для человека информации;
Рис. 2. Классификация СЧМ
9
исследовательские, используемые при анализе тех или иных явле-
ний.
Особенность управляющих и обслуживающих систем заключается
в том, что объектом целенаправленных воздействий в них является
машинный компонент СЧМ. В обучающих п информационных системах
воздействие направлено на человека. В исследовательских системах
объектами воздействия служат п человек и машина.
По характеристикам человеческого звена СЧМ делятся на:
мопосистемы, в состав которых входит один человек и одно или
несколько технических устройств;
полисистсмы, в состав которых входит некоторый коллектив людей
и взаимодействующий с ним комплекс технических устройств.
Полисистемы можно подразделить па паритетные и иерархические
(многоуровневые). В первом случае в процессе взаимодействия людей
с машинными компонентами между членами коллектива нет подчинен-
ности и приоритетности. В иерархических СЧМ устанавливается орга-
низационная или приоритетная иерархия взаимодействия людей с тех-
никой.
Сложные СЧМ помимо человека используют совокупность техно-
логически связанных, но различных по своему функциональному назна-
чению устройств и машин, предназначенных для производства опре-
ленного продукта.
Системотехнические комплексы являются более сложным типом
СЧМ и представляют собой техническую систему с неполностью детер-
минированными связями и коллектив людей, участвующих в ее ис-
пользовании.
Деятельность человека-оператора есть процесс достижения по-
ставленных перед СЧМ целей, состоящий из упорядоченной совокуп-
ности выполняемых им действий. Под действием человека понимается
функциональный элемент его деятельности, имеющий осознаваемую
цель (ГОСТ 21033—75). Деятельность оператора может носить самый
разнообразный характер. Несмотря на это, в общем виде ее можно
представить состоящей из четырех основных этапов (табл. 1).
Первые два этапа в совокупности называют информационным по-
иском: они включают восприятие информации и ее оценку. Вторые
два этапа называют обслуживанием (реализацией): на этих этапах
происходит осмысливание принятой информации, принятие решения
и его выполнение.
При организации операторской деятельности особого внимания
заслуживают выявление и классификация факторов, влияющих на ее
эффективность. Все факторы делятся на две большие группы' завися-
щие от оператора (его состояние, индивидуальные особенности, уровень
подготовленности п т. д.) и не зависящие от пего (факторы рабочей
среды, организация деятельности, внешний информационный поток
и т. д.). Правильный учет этих факторов позволяет предусмотреть
систему мероприятий по оптимизации операторской деятельности.
Различают несколько типов операторской деятельности, классифи-
цируемых в зависимости от основной функции, выполняемой челове-
ком-оператором, и удельного веса образного, понятийного, сенсомотор-
ного компонентов, включенных в операторскую деятельность.
1. Оператор-технолог. Непосредственно включен в технологиче-
ский процесс, работает в основном в режиме немедленного обслужива-
ния, совершает преимущественно исполнительные действия, руковод-
ствуясь четко регламентирующими действия инструкциями, содержа-
щими, как правило, полный набор ситуаций и решений. Это— опера-
10
Этапы деятельности человека-оператора
Т а б л и ц а 1
Этапы Содержание этапа Выполняемые действия Влияющие факторы
Прием информа- ции Формирование перцеп- тивного (чувственного) об- раза Обнаружение — выделяется объект из фона Различение — раздельное восприятие двух объектов, расположенных рядом, либо выделение деталей Опознание — выделение и классифи- кация существенных признаков объекта Сложность воспринимаемого сигнала, вид и число индикато- ров, организация информацион- ного поля, размеры изображен! й, их физические и технические ха- рактеристики
Оценка и перера- ботка информации Формирование опера- тивного образа Сопоставление заданных и текущих параметров (режимов) СЧМ Анализ и обобщение информации Способы кодирования, степень сложности информационной мо- дели, объем отображения, дина- мика смены информации
Принятие реше- ния Формирование последо- вательности целесообраз- ных действий для дости- жения цели на основе преобразования исходной информации Поиск, выделение, классификация и обобщение информации о проблемной ситуации Построение текущих образов с рядом оперативных концептуальных моделей Сопоставлеине текущих образов с ря- дом эталонов и оценка сходства между ними Коррекция моделей Выбор эталонной гипотезы или по- строение ее Принятие принципа и программы дей- ствий Тип решаемой задачи, число и сложность проверяемых логиче- ских условий, сложность алго- ритма и число возможных ва- риантов решения
Реализация при- нятого решения Использование выход- ных «каналов» человека: двигательного (моторного) или речевого Перекодирование принятого решения в машинный код Поиск нужного органа управления Движение руки к органу управле- ния и манипуляция с ним Число и тип органов управле- ния, их характеристики (размер, форма и т. п.), совместимость дви- гательных операций, компоновка рабочего места, характеристика окружающей среды и др.
торы технологических процессов, автоматических линий, операторы,
выполняющие функции формального перекодпркнипнs5! и передачи
информации.
2. Оператор-манипулятор. Основную роль в (то деятельности
играют механизмы сенсомоторной регуляции п в меньшей сленги,! —
поггяткйного и образного мышления. К члсл\ функций онер ; о;ю-
манипулятора относится управление манипуляторами, робот -л’ и, ма-
шинами, усилителями.
3. Оператор-наблюдагель, контролер. Эю клаесичсскш'! "и; еш -
ратора (оператор радиолокационной станции, лиешмчер тршеи-ю . • ш
системы), Для данной’ типа .'иь.телыгд'। ;i хар.чк !• реп б-.нг>" 1
информашкшкых п к'-нлепт^альныл модг.-юй. Ош м ю.ет рабли •• с.-
жиме Kai-; нгмедленши ?, так и отсрочешицо ,i6r,'r диюню, ьгк.'н :ю
деятельноеiи двдтлся массовым тля гчюраторов 1 ю'цллю се’ «я ,
работаклш!х в реальном масштабе иронии,
4. Сю ра г ш-исследоюгц-л!., Ь зна штельчо бе, и о д »
деятелю.-ст используются анпарш iiownCrio у-..юн . о-ю.
заложс.ш’.ял в образно'копцепт'тальных моделях, < но \ ip1'1 - и- < я
играют для пего еще чеиы.иую рооп, а вес кнфгр ,.••••-п..->ч.-н .г.
напротив, существенно увеличивав лея. 1\ #>.>’ i. . г , • и <-шд>;гп.'.ог.
относятся исследователи любой. профиля ш>л: -.щ .'пгя •тв
пых систем, дешифровщики с<н.-!<т,;г> (нз..-5паже|'м' > >.;i.
5. Оператор-руководитель. Оь уп] аилят в в vitt. bhvb мд.; -
центами системы или машины, а другими .41 .льУ.:р.:,-.ле..и.- .тень-
ствляется как непосредственно, так и оноершшшш г- перс;. '.шне
скне средства п каналы связи. К этой каптерин он,риторов „' ипси'д я
организаторы, руководители различных уровней, .ища. при11нмaioiajic
ответственные решения, обладающие соответствующим:! знаниями, .щи-
том, тактом, волей, навыками принятия решения в интуицией. Опера
торы-руководители в своей деятельности должны учитывать нс только
возможности и ограничения машинных компонентов системы, ш. и
в полной мере особенности подчиненных — их возможности и ограни-
чения, состояния и настроения. Основной режим деятельности спнра-
тора-руководителя — оперативное мышление. Выделение типов опе-
раторской деятельности намечает общие пути согласования средшв
деятельности с возможностями человека д.чя существующих видов
операторских профессий. Системное изучение структуры каждого
типа деятельности создает возможность проектировать ряд ваткных
характеристик только еще создаваемых видов трудовой деятель-
ности.
Эффективность работы СЧМ зависит от того, как распределены
функции между человеком и машиной. Для этого необходимо сравнить
характеристики машины и человека. Соответствующие данные при-
ведены в табл. 2.
При сравнении машины и человека следует учитывать способность
человека объединять отдельные сигналы в целостную структуру, что
позволяет находить наиболее экономные способы ее переработки,
приема. Способы приема информации машиной ограничены, а методы
переработки информации фиксированы, и разнообразие этих методов
значительно уступает тем, которые использует человек. При всех про-
чих равных условиях надежность аппаратуры с высоким уровнем авто-
матизации быстро ухудшается в эксплуатационных условиях. По-
этому целесообразно предусмотреть в системе дополнительные или
«страхующие» функции, выполняемые человеком.
1?
Таблица 2
ф'/инцпоягльшях Алрдичернстик человека и мйи:н»ы
Харакюрпслика Человек М а ш я и а
Способность интегрировать разно- Есть В ограничен»
родные элементы в единую систему вых случаях
Способность к предвидению событии внешнею мира Нет
Возможность решения нечетко сфор- »
мутированных задач
Возможность к распознаванию си- »
туаций внешнего мира Способность ориентироваться во вре- мени и в пространстве » »
Способность самонаблюдения »
Диапазон гибкости способов пере- работки информации Безграничен Ограничен
Тил решаемых проблем Общий Частный
Возможность создания «абстрактных образов внешнего мира» Есть Нет
Способность генерировать идеи » »
Способность работать в непредвн- Может i>
денных ситуациях Способность к повышению своих возможностей Есть »
Продолжительность работы (без пе- Незванитсльная Продолжитель»
рсры вов) пая
Точность и скорость вычислений Малая Большая
Реакция «стимул —ответ» Медленная и Быстрая и
нестабильная стабильная
Способность к фильтрации инфор- Высокая Низкая
маки я
Способность использовать избыточ- ную информацию Есть Нет
Число одновременно воспринимав- Невели ко Велико
мой и перерабатываемой информации Способность к перекодированию ин- формации Есть Очень ограничена
Способность к проверке Плохая Хорошая
Чувствительность В широких В заданных
пределах пределах
Способность к обучению Хорошая Плохая
Способность к обобщению Есть Нет
Гибкость Высокая Ограниченная
3. МЕТОДЫ и понятия ИНЖЕНЕРНОЙ психологии
Раскроем некоторые психологические понятия, необходимые инже-
нерам для понимания текста справочника.
Операторская деятельность — специфический вид трудовой дея-
тельности, возникший на определенной ступени развития техники и
производства в целом. Психологический анализ деятельности предпо-
лагает рассмотрение ее как сложного, многомерного и многоуровне-
вого, динамически развивающегося явления.
Дадим более полную характеристику «психологических состав-
ляющих» деятельности.
Всякая деятельность исходит из определенных мотивов и направ-
лена на достижение определенных целей. Отношение «мотив—цель» —
это своего рода «вектор», задающий ее направленность и интенсивность.
13
В общем смысле мотив — это то, что побуждает человека к деятель-
ности, а цель — то, чего он стремится достигнуть в процессе ее выпол-
нения. Основой мотива является потребность человека, т. е. объек-
тивная необходимость — его нужда в веществе, энергии, информации.
В потребностях заключаются «пружины» человеческой деятельности.
Мотив — это форма их субъективного отражения. Сформированный
вектор «.мотив—целы реализуется в деятельности; осуществленная
деятельность (достигнутая цель) создает возможность «перевода»
этого вектора на новый уровень и т. д. В этом движении развиваются
способности человека, его интересы, склонности, морально-волевые
качества, профессиональное мастерство, т. е. личность в целом.
Цель как бы связывает социально-психологические и процессуаль-
ные аспекты деятельности. Цель как регулятор деятельности — это
идеальный, или мысленно представляемый, ее результат: то, чего еще
реально нет, но что должно быть получено в итоге деятельности. Для
оператора цель его деятельности выступает как образ (в широком
смысле) того состояния объекта, в которое его нужно перевести. Яв-
ляясь идеальным представлением конечного результата деятельности,
образ-цель выступает как предпосылка, определяющая ее начало.
Формирование образа-цели связано с опережающим отражением,
целеполаганием, прогнозированием, предвидением изменений как
объекта управления, так и окружающей среды. Предвидение относят
к опережающему отражению объективного хода событий, взятых как
бы безотносительно к субъекту, который выступает в роли наблю-
дателя. Целеполагание характеризует опережающее отражение, вклю-
ченное в деятельность субъекта: цель выступает как опережающее
отражение будущего результата этой деятельности.
Достижение цели, получение результата — это обычно не одно-
моментный акт, а длительный процесс. Цель как бы развертывается
в систему частных задач, каждая из которых реализуется путем выпол-
нения действия. Поэтому деятельность может быть описана как система
сменяющих друг друга действий. Действия, доведенные до совершен-
ства, выполняемые легко, быстро, с наивысшим результатом и наимень-
шим напряжением, как бы автоматически, называют навыками. Уме-
ние — это сложное психическое образование, включающее систему
навыков и систему знаний.
Чтобы преобразовать предмет труда в продукт, человек должен
не только представлять себе будущее состояние этого предмета, по и
получать текущую информацию о его изменениях в процессе преобра-
зования. Прием информации осуществляется как процесс, имеющий
по крайней мере два уровня. Первый — это восприятие физических
явлений, выступающих в роли носителей информации (показания при-
боров и пр.). Второй — декодирование воспринятых сигналов и форми-
рование на этой основе концептуальной модели — «умственной картины»
управляемого процесса и условий, в которых этот процесс протекает.
При этом органы чувств человека (анализаторы), посредством которых
воспринимаются поступающие сигналы, функционируют как единая
система. Концептуальная модель выступает как динамический синтез
воспринимаемой информации и информации, извлекаемой из памяти.
Концептуальная модель — это обычно представление не отдельного
объекта, а целой ситуации.
Принятие решений входит в любую деятельность и может отно-
ситься и ко всей деятельности в целом, н к отдельным действиям или
даже его компонентам. Процесс принятия решения включает выявле-
ние проблемной ситуации, мысленное выдвижение вариантов решения
14
(гипотез), опенку (контроль) выдвинутых вариантов, выбор того ва-
рианта решения, который обеспечивает достижение требуемого резуль-
тата. Подчеркнем, что любая деятельность включает творческие про-
цессы. Дадим краткую характеристику некоторых психических функций
и процессов.
Внимание — это направленность психической деятельности на
определенные предметы или явления действительности. Непроизволь-
ное внимание возникает без всякого намерения, без заранее постав-
ленной цели и не требует волевых усилий. Произвольное внимание
возникает вследствие сознательно поставленной цели и требует опре-
деленных волевых усилий. Колебание внимания — это повторяющееся
непроизвольное отвлечение, ослабление внимания к данному объекту
или деятельности. Распределение внимания — одновременное внимание
к двум или нескольким объектам при одновременном выполнении дей-
ствий с ними или наблюдении за ними. Переключение внимания —
намеренный перенос внимания с одного объекта на другой.
Ощущение — простейший процесс, заключающийся в отражении
отдельных свойств или явлений материального мира, а также внутрен-
них состояний организма при непосредственном воздействии раздра-
жителей на соответствующие рецепторы. Существуют ощущения не-
скольких видов: зрительные, слуховые, кожные, обонятельные, вкусо-
вые, кинестетические, органические (интерорецепторные). Адаптация —
свойство анализаторов, заключающееся в изменении чувствитель-
ности под влиянием их приспособления к действующим раздражите-
лям. Сенсибилизация — свойство анализаторов, заключающееся в по-
вышении чувствительности под действием различных внешних и внут-
ренних факторов.
Абсолютный нижний порог ощущения — это минимальное значе-
ние раздражителя, при котором возникает едва заметное ощущение.
Абсолютный верхний порог — это максимальное значение раздражи-
теля, при котором еще есть ощущение данного вида. Дифферен-
циальный порог — наименьшая прибавка к силе действующего раздра-
жителя, при которой возникает едва заметное различие в силе или ка-
честве ощущений.
Восприятие — процесс отражения в сознании человека предме-
тов или явлений при их непосредственном воздействии на органы
чувств, в ходе которого происходит упорядочение и объединение от-
дельных ощущений в целостные образы предметов и событий.
Констанстность восприятия — сохранение постоянного, неизмен-
ного зрительного восприятия предметов при изменении их освещен-
ности, положения в пространстве, расстояния от воспринимающего
человека и т. д Апперцепция — зависимость восприятия от особен-
ностей личности человека, его прошлого опыта, профессии, интереса
и т. п. Аккомодация — способность хрусталика глаза приспосабли-
ваться к ясному видению различно удаленных предметов. Конверген-
ция — сведение зрительных осей на объекте восприятия, благодаря
чему возникают мышечные двигательные ощущения, которые дают
информацию об удалении предметов. Бинауральный слух — слух
обоими ушами, дающий возможность локализовать звук в пространстве.
Бинокулярное зрение — зрение двумя глазами, имеющее большое
значение для восприятия объемности предметов. Наблюдение — целе-
направленное, планомерное восприятие. Восприятие пространства —
восприятие формы, величины и взаимного расположения объектов, их
рельефа, удаленности и направления, в котором они находятся. Восприя-
тие времени — отражение объективной длительности, скорости и после-
15
довательности явлений действительности. Восприятие движения
отражение изменения во времени положения объектов в простран-
стве.
Память—процессы запоминания, сохранения, последующего
узнавания и воспроизведения того, что было в нашем прошлом опыте.
Запоминание — процесс закрепления в сознании образов, впечатле-
ний, понятий. Воспроизведение— актуализация (оживление)образе:;,
закрепленных в памяти, без опоры иа вторичное восприятие объект ли..
Узнавание—процесс памяти, связанный с осознанием того, что лон-
ный объект воспринимался в прошлом. Забывание— процесс, при ! -
тором происходит ('Выпадение?, т-го или '.того материала из памт . .
Ассоциация — связь между отдельными г'редстлвлеииями, при которых
одно из этих представлений вызывает другое. Различают ассоциат”:
по сходству, контрасту, сиежкоетц Пре :ст; r.wiB.i — образы пр.. --
метоп пли процессов реальной дтцтвягелъносгн, в данный момент >.е
воспринимаемых человеком.
Двигательная (моторная) НаМцгь — зап:
пне движений и их систем, лежыык- в ос’ов
пня двига|елы1ых навыков и привычек. Эмопш,нальш
мять человека ил пережитые им и прошлом чу
сохранение и воспроизведите образов ранее
мегов к явлений. Эйдетическая -память —
образная память, связанная с палг.чпем ярки
пых преигявлеиий. Сл<>весно-л<л пчеекяя >
воспр-эпзве.тенпе мыслей, текст, речи. Нспр<
юите: " -
рмпреж -
память — .-
экая память
евшихся Ир; '
j Ш •’ !)ЗЖС)111’
, нггл>,'
память nnos-з-
ляется в iex случаях, когла во ставится снсцпа.зь^чя цель запоми’
тот или иной материал п послслпиц заиомнпт'тгя без [.римсиеиия
цнальиых приемов и волевых усилий. Произвольная память связъ а
с специальной целью запоминания и применением соответствующих
приемов, а также определенных волевых усилий. Кратковремешк-ч
память — кратковременный (на несколько секунд или минут) процесс
достаточно точного воспроизведения только что воспринятых предметов
или явлений. После этого момента полнота и точность воспроизведена и,
как правило, резко ухудшается. Долговременная память — вид на-
мята, для которой характерно длительное сохранение материала после
многократного его повторения и воспроизведения. Оперативная па-
мять — процессы памяти, которые обслуживают непосредственно осу-
ществляемые человеком актуальные действия и операции.
Мышление—процесс обобщенного и опосредствованного познания
существенных свойств и явлений окружающей действительности,
а также существенных связей и отношений, существующих между
ними. Анализ — мысленное расчленение предметов и явлений на обра-
зующие их части, выделение в них отдельных частей, признаков,
свойств. Синтез — мысленное соединение отдельных элементов, ча-
стей и признаков в единое целое. Абстракция — процесс отвлечения
от несущественных и единичных признаков и сохранения в мышлении
признаков существенных и общих для данной группы предметов или
явлений. Конкретизация — умственная операция, в процессе которой
человек придает предметный характер той или иной абстрактно-обоб-
щенной мысли, понятию, правилу, закону. Обобщение — умственная
операция, состоящая в мысленном объединении предметов или явлении
по общим и существенным признакам. Наглядно-действенное мышле-
ние— вид мышления, которое осуществляется человеком в форме пред-
метных действий. Наглядно-образное мышление.— вид мышления,
которое ьсущ:сгвлгеэея в форме наглядных образов. Абстрактное
16
(отвлеченное) мышление — вид мышления, опирающийся на общие
и отвлеченные понятия.
Воображение — процесс создания образов-представлений нового,
т. е. того, что в прошлом данный человек не воспринимал, с чем раньше
не встречался. Непроизвольное (пассивное) воображение возникает
без всякого намерения со стороны человека. Примером такого вообра-
жения являются сновидения. Произвольное (активное) воображение
возникает в результате поставленной человеком цели, намерения.
Воссоздающее (репродуктивное) воображение—вид активного вооб-
ражения, которое возникает на основе описаний или изображений,
выполненных другими. Творческое воображение (вид активного вооб-
ражения) заключается в самостоятельном создании нового образа.
Общение — способ активною взаимодействия между людьми.
Речевое общение—это использование языка в целях общения люден,
«.обходимая основа человеческого мышления. Фонематический слу х —
способность человека выделить из речевого потока фонемы, т. «, смысло-
различительные звуки речи. Внутренняя речь — речь про себя, вну-
треннее проговаривание, обычно, используемое г. процессе •шш-леиия.
Инженерная психология пользуется ищрокн.м арсеналом методов,
сложившихся в психологической пауке, а также и др-rnx смежных
с нею областях (кибернетике. физп.олег>-н человека, математике н .'Щ.Ф
Выделяют вижснерно-психологочсскпе, пенхофнгнолеч пчсские и ма-
тематические методы ш?следова1шя.
Инженерно-психологические методы предназначены для исследо-
вания рабочего процесса и поведения оператора, фуычшош'.ровання
СЧМ, оценки деятельности оператора, анализа его ошибок и факторов
рабочей среды.
Методы инженерно-психологического обследования оборудования
служат для получения сведений о иазначешщ и конструкции техниче-
ских систем, обслуживаемых оператором, их характеристик с точки
зрения обеспечения возможностей эффективного достижения целей.
Методы наблюдения за ходом рабочего процесса н поведением опе-
ратора необходимы для получения характеристик информационных
каналов, динамики поступления информации во времени; временной
характеристики работы (непрерывная или дискретная, в условиях
дефицита времени, в режиме ожидания); характеристик речевых сооб-
щений (сведений и команд), поступающих к оператору; характеристик
неречевой сигнализации (семантика, физические параметры, наличие
интерференции или других помех), данных о взаимодействии анали-
заторов (выделение основного, динамики включения различных ана-
лизаторов в работу, степени их загрузки), данных о функции опорно-
двигательного аппарата (рабочая поза и поза во время «активного
покоя», характер рабочих движений: направление движения, ампли-
туда, темп, прилагаемые усилия); характеристик оперативной и долго-
временной памяти; характеристик процессов принятия решений; ха-
рактеристик ошибок; данных о волевой и эмоциональной напряжен-
ности.
Благодаря методу беседы с операторами получают дополнитель-
ную информацию об организации деятельности, о субъективном отра-
жении оператором тех или иных операций. Для этого необходимо
применение специально разработанного плана беседы в зависимости
от психологических особенностей обследуемых.
Метод самоотчета оператора в процессе деятельности исполь-
зуют для анализа деятельности (как мыслительного процесса) на базе
её активного отражения в сознании оператора; метод текущего отчета
17
(.«думание вслух») — для анализа внутренней структуры мыслитель-
ных операций.
Методами анкетирования и экспертной оценки определяют уровни
напряженности труда; экспертами выступают лица, специально
изучившие этот вид деятельности. Анкетирование проводится по типу
«свободного ответа» и по типу «выбранного ответа». В первом случае
вопросы формулируются таким образом, что обследуемый оператор
может написать любой ответ в произвольной форме. Во втором случае
после каждого вопроса предлагается перечень возможных ответов, из
которых оператор должен выбрать один и подчеркнуть. Удобная шкала
для экспертной оценки напряженности в баллах; напряженность прак-
тически отсутствует — 0, очень небольшая— 1, умеренная — 2, зна-
чительная— 3, большая — 4, чрезвычайно большая — 5.
Для оценки напряженности операторской деятельности также
используют методы дополнительных задач, в качестве которых высту-
пают сенсомоторные реакции с небольшим алфавитом сигналов, ариф-
метические примеры или простые логические задачи.
С помощью хронометража оценивают длительность отдельных
трудовых операций, частоту их повторяемости, интенсивность рабочего
процесса, продолжительность пауз между отдельными операциями.
Одним из традиционных методов инженерной психологии является
регистрация и анализ ошибок в работе оператора.
Эксперимент применяют для решения задач, которые с трудом
поддаются решению на основе изучения только естественно протекав-
шего рабочего процесса.
Для получения редко возникающих в трудовой деятельности си-
туаций проводят ситуационный эксперимент, в котором эти ситуации
создаются искусственно. Модели стрессовых ситуаций должны отве-
чать трем условия»;: 1) иметь определенную психологическую на-
правленность, адекватную задачам эксперимента; 2) испытуемые субъ-
ективно должны воспринимать их как реальность; 3) должны быть
соблюдены этические нормы. Чтобы ситуации воспринимались как
реальные, их замысел и осуществление должны быть известны лишь
очень узкому кругу лиц. Во избежание нежелательных искажений дан-
ных для каждого очередного эксперимента необходимо использовать
новую форму модели.
Психофизиологические методы позволяют исследовать органи-
зацию физиологических функций организма человека-оператора
в процессе деятельности, оценивать и контролировать его функцио-
нальное состояние, работоспособность, надежность и эффективность
СЧМ. С их помощью исследователи пытаются понять, каким образом
мозгу удается скоординировать все сложнейшие процессы, лежащие
в основе как управляющих действий оператора, так и одновременно
необходимые для поддержания жизнедеятельности его организма.
Чтобы попять возможности современных психофизиологических
методов, посоветуем читателю ознакомиться с книгой Дж. Хэссета
[21,31. Краткие характеристики психофизиологических процессов,
наиболее часто анализируемых инженерными психологами, приведены
в табл. ,3.
В состав комплекса для анализа физиологической информации
должны входить датчики, преобразователи и усилители, регистриру-
ющие устройства и устройства математической обработки.
Датчики должны удовлетворять следующим требованиям:
надежно воспринимать биоэлектрическую и иные формы актив-
по'.'ти различных систем организма;
18
обеспечивать преобразование физиологических процессов в элек-
трические сигналы;
просто устанавливаться на той или иной части тела оператора или
вне его;
возможно быстрее закрепляться н сниматься;
обеспечивать надежный контакт в течение всего времени реги-
страции (бесконтактные датчики);
обеспечивать достаточную помехоустойчивость;
не иметь неблагоприятного воздействия на кожу человека;
иметь малое переходное сопротивление и не иметь поляризации;
иметь габариты и массу, пе ограничивающие движений оператора
при выполнении задач управления.
Преобразователи и усилители должны наиболее рационально
преобразовывать всевозможную логическую информацию к виду «пара-
метр — напряжение»; унифицировать информацию и автоматически
«вписывать» ес в универсальные системы цифрового накопления и авто-
матической обработки информации.
Наиболее распространены типы усилительно-регистрирующей аппа-
ратуры, использующейся в серийных элекгроэнцефалографах и элек-
трокардиографах. При некоторых модификациях они могут быть при-
менены для решения практически самых разнообразных вопросов
психофизиологических исследований.
Для накапливания и обработки больших массивов информации
психофизиологические процессы могут регистрироваться с помощью
магнитографа. Также применяют магнитоэлектрические осциллографы,
самопишущие гальванометры, электронно-лучевые осциллоскопы с ме-
ханической разверткой для регистрации высокочастотных процессов,
дискретные графические устройства с записью на электрохимическую
и электротермическую бумагу.
Одним из методов сокращения объема регистрируемой информации
и ее уплотнения является регистрация не всего объема, а только откло-
нений от установленных границ, регистрация методом гистограмм
с определенной частотой опроса. Для этой цели могут применяться как
аналоговые, так и цифровые анализаторы, пороговые и логические
устройства.
Общими требованиями к схемному и конструктивному выполне-
нию многоканального регистрирующего комплекса, контроля и оценки
психофизиологического состояния оператора являются;
обеспечение идентичности схем измерительных каналов; одно-
типности характеристик входных и выходных цепей измерительных
каналов и схем питания; однотипности коммутационных схем и комму-
тационных элементов во всех блоках;
выполнение измерительных каналов с многоцелевым назначением;
кассетное выполнение каждого измерительного капала в много-
канальной аппаратуре;
унифицирование конструкции блоков, разработка стандартных
размеров элементов конструкции и системы размеров с заданным шагом;
исполнение каждого измерительного канала с пнзкоомным выхо-
дом (по току), рассчитанным на применение магнитоэлектрических
осциллоскопов и самопишущих гальванометров, с высокоомным вы-
ходом (по напряжению), предназначенным для регистрации физиоло-
гической информации с помощью магнитофонов н современных средств
автоматической обрабо кн и преобразования информации.
В общем случае физиологические процессы, отражающие изме-
нения, происшедшие в организме оператора под действием факторов
19
Характеристики психофи
Электро - фи i И О Л О - гическце мет о - дики Объект исследо- вания Интер ва.’ пых изме ВИЧ Н },1 X но амилиту- де, мкВ возмож - leiniii вер- процессов по частоте, Гц Элементы процесса, подлежащие измерению
Электро - эн цефа- лография ээг Элсктрпче- екая актив- ность голов- ного мозга 2—100 0,1 — 100 А < ••••••*• • •
Электро - кардио- графия ЭКГ Электриче- ская актив- ность сердца 200—1300 0,3 — 50 1 ?
Пвевмо- I рафия ПГ Характер движения Устанав- ливается калиб- ровкой 0,05 — 4 ДР ._\‘вд \Увыдд
Кожно- гальва - ннческая реакция КГР Электриче- ское сопро- тивление участка кожи 100 — 200 0,1-10 (7 -4
Электро- миогра- фи я ЭМ Г Электриче- ская актив- ность мышц 20—200 0,1 — 1000 17 хЮ -4W*—рЩД]—
Электро- окуло- гр mb и я эбг Движения гл аз 20 — 200 0,1 — 50 6 x(t) ^-А-у— -vjL-w-A7V_/-^ i
20
Таблица 3
• . 'логических процессов
I ьчрэ мет р’-* реяли- лц 1! и , подле.i <i - Неггбходп мое обор}довапве ВоЗМО/Г II ЫС помехи При pci III- ТрИЦГ. и
,Чд ТЧ И 1< Г, I. VCr !’Т< ’И, с >.ффли;и-i ' \ \ v гл и . /: <>• ! -’ Ьч-: л ‘ 'й- - < i - С.1'1 Я1 ц И Цр\ I ;(' ",ЛИ пчс- х I ч ;; 1 (<;к> . ;; , иные г % .ч .-.с । . । ;>,i, из- '• пл 1 ; Си;, J 1 •; । 1 . М0- лл Д н '|Г ! (,У I! ! . ( , С‘ОС-
-UV /Д1/. ,;|Г>ТЧЦКг И \>-1> , . 1 С А --- о • 1 'J ' ! Л 'Я’ (III 1 - ДО()"р,-1ф. Д‘(,. , : - U 1 ' С ‘ 1 с V . и >.Л' ’ >1 и I : : k, л • , I, их ее - I'-'i; > < С' '> - " 1 • / 1 ду
Д.Н! ГО'М;>:.Я ft, ; идоха 7‘ . ! ДлВПЖ-В ,СТЬ В‘,]ДО\Л '1 t 1 А'.111лп1'.-д;| ды- ! хаиип Датчик, сснЛ'О] кг . ко юро! о ле,1 ееi i.ре ; о рас i я н;еп и и, и гк t л чк кН постоянного тока (г а мои и - v ец, полиграф! Ге :К;Ц Д!1!!Ж!Ч‘!)Я ИСЛЫ- чуемо; о. л и iKo'iac'fOTiH л вп- брс'Ц-fU болг-нгон а МГ! ,'!!.'! } ды
S Амплитуда КГР л, Г1г>О[1з15одисМ1 на- растания (tg Ct') г!ропз”.одиая спада (1к l‘i> Д^ычики и усил нтель с К — 3’101 (электро^лце- фалограф, полиграф) Сетевые наводки, мышеч- ные потенциалы
Амплитуда оги- бающей А( Датчики и усилители с К — 5* 104 (миограф, элекгроэнцефалограф) Сетевые и другие тсхпиче*- ские наводки, смещение датчиков, изменение сопро- тивления между датчиком и кожей, внешние вибрации
Количество и амплитуда сакка- дических (горнзоя- тальных —- г. с. и вертикальных — в. с.) движений Датчики и усилители с К = G•10* (электроэнце- фалограф, полиграф) Сетевые наводки, мышеч- ные биопотенциалы, измене- ние. сопротивления между датчиком и кожей
21
Таблица 4
a jк.:«1 чя фязмо.Ю1ичесьих датчиков
Физи чески й Форма эн толем физи еогии, являющаяся носи-
ол огическоп информации
принцип конструк- ции датчика мехапи - ческая акусти- ческая тепло - вая электрн - ческая хими- ческая
Электрический Изменение емко- сти конденсатора Изменение актив- ного сопротивления Электромагнитная индукция Пьезоэлектриче- ский эффект Механическое пе- ремещение Термоэлектриче- ский эффект Биохимический и хнмоэлектрический СФГ АД, ВД, СФГ. ПГ, ФКГ АД, СФГ, БКГ, ДКГ СФГ, ПГ, ДКГ, БКГ АД, СФГ АД, ВД, СФГ, ФКГ АД ФКГ, АД ФКГ ТМ АД, ПГ, ТМ ЭКГ, ээг, эмг, кгр Ск, Сса< pH
Примечание. АД — артериальное давление; ВД — венозное давле-
ние; СФГ — сфигмограмма; ПГ — пневмограмма; ФКГ — фонокардиограмма;
БКГ — баллистокардиограмма; ДКГ — динамокардиограмма; ТМ — термо-
метрия; pH — концентрация водородных ионов; СО — концентрация угарного
газа; СО-, — концентрация углекислого газа; Сса — содержание катионов
кальция в’ жидкостях организма; Ск — содержание катионов калия в жидко-
стях организма.
меняющихся внешних и внутренних сред, описываются в рамках
теории случайных нестационарных процессов. Классификация датчиков
физиологической информации представлена в табл. 4.
Математические методы применяются для формализованного
описания и построения моделей деятельности оператора. Наиболее
часто для построения моделей деятельности применяют следующие
теории: информации, массового обслуживания, автоматического управ-
ления, автоматов, статистических решений.
Однако метод, одинаково хорошо учитывающий все характери-
стики деятельности, практически отсутствует. Каждый из приведенных
методов учитывает лишь частные характеристики, поэтому при реше-
нии инженерно-психологических задач очень часто приходится при-
менять комбинацию тех пли иных методов.
Применение теории информации основано на представлении че-
ловека-оператора в качестве капала связи, задачей которого является
передача информации со средств отображения на органы упра-
вления.
22
Основным понятием теории информации является количество
информации, которое вычисляется по формуле
Я=- t ^10g2^,
1=1
где Р( — вероятность появления (-го сигнала; п — общее число раз-
личных сигналов.
Если все сигналы равновероятны Р1 = ——, то количество инфор-
мации достигает своего максимального значения, Отсюда следует, что
Н — log2 п.
Методы теории информации применяются в инженерной психоло-
гии при решении ряда задач. Во-первых, количество перерабатываемой
информации является мерой сложности работы оператора,следовательно,
таким способом можно сравнить между собой различные виды оператор-
ской деятельности. Во-вторых, зная количество информации, можно
оценить время, которое затрачивает оператор па переработку’ этой инфор-
мации, поскольку между ними, например, существует линейная
зависимость. В-третьих, знание количества информации позволяет
согласовать скорость ее выдачи (производительность источника инфор-
мации) с психофизиологическими возможностями человека по ее приему
и обработке.
Условием неискаженной передачи информации является Vnoc <
< У01л, где Vnoc — скорость поступления информации к оператору;
1-'оп—пропускная способность оператора.
Применение теории информации для анализа деятельности опера-
тора связано с рядом трудностей. Это обусловлено тем, что теория
информации была создана для решения задач техники связи. Поэтому
простой перенос ее методов в другую область не всегда дает желаемые
результаты. Однако наличие отдельных трудностей, которые наклады-
вают существенные ограничения на применение теории информации
в инженерной психологии, не должно являться причиной отказа вообще
от применения информационных методов.
Для построения моделей деятельности оператора можно исполь-
зовать также математический аппарат теории массового обслуживания.
Структурная схема системы массового обслуживания с человеком-
оператором такова:
Р {тОщ >'}=! е” (,l~ т бт,
где тож — время ожидания; г — допустимое время ожидания; X—
плотность входящего потока, которая равняется числу заявок, посту-
пивших в единицу времени; р. — интенсивность обслуживания, вели-
чина, обратная среднему значению времени обслуживания,
Применение теории массового обслуживания позволяет учесть
специфические особенности, характерные для деятельности оператора
и обусловленные представлением его в качестве обслуживающего аппа-
рата, и решить многие вопросы организации Деятельности человека-
оператора. К их числу относится определение необходимого числа опе-
раторов, требований к уровню подготовленности оператора (обучен-
ности, скорости реакций, объему памяти и т. д.), допустимой плотности
потока сигналов, поступающих к оператору, решение некоторых за-
дач организации взаимодействия операторов. Представляется возмож-
ность вычисления вероятностей различных состояний СЧМ. Следова-
23
тельно, i.iK же как теория информации, теория массового обслуживания
дает количественные методы описания деятельности человека-опера-
тора.
К сожалению, применение методов теории массового обслуживания
для построения моделей деятельности оператора также связано с труд-
ностями (основная — введение ограничений по виду входящего потока
заявок и закону распределения времени обслуживания), которые су-
жают область применения аналитических методов теории массового
обслуживания, по при соблюдении определенных условий возможно
применение методов теории массового обслуживания для анализа дея-
тельности оператора в СЧМ.
Для построения математических моделей деятельности оператора
в системах непрерывного типа (транспортные средства, системы, в ко-
торых оператор выполняет функции слежения), могут применяться
методы теории автоматического управления (ТАУ). С позиций ТАУ
человек-оператор рассматривается как элемент следящей системы,
какой представляется в данном случае СЧМ. На работу системы влияют
динамические связи элементов системы друг с другом и человеком.
Процесс анализа системы состоит из трех этапов: установления
критерия функционирования системы, нахождения передаточной функ-
ции оператора и анализа передаточных функций звеньев, составляющих
систему.
При решении этих задач необходимо учитывать психофизиологи-
ческие особенности человека (ограниченность полосы пропускания,
внесение помех и Др.), но так как учесть все эти особенности бывает
трудно, то на практике используют лишь упрощенные модели деятель-
ности оператора.
Наиболее важным недостатком существующих моделей, основан-
ных на использовании аппарата ТАУ, является их линейность. Между
тем человек-оператор является нелинейным звеном следящей системы.
Применение математических методов необходимо для построения
моделей операторской деятельности, которые позволяют установить взаи-
мосвязь между выходными реакциями человека (результатами его дея-
тельности) и входными воздействиями. Установление такой взаимо-
связи имеет особенно большое значение при инженерно-психологиче-
ском проектировании СЧМ. Однако применение математических мето-
дов в инженерной психологии этим не ограничивается. Их исполь-
зуют для планирования и обработки результатов экспериментального
исследования, построения уравнений, проведения инженерно-психоло-
гических измерений и т, д.
4. ПРИБОРЫ И ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ
ИНЖЕНЕРНО- ПСИХОЛОГИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ
К инженерно-психологическим исследованиям относятся измерения
статических и динамических характеристик человека-оператора, группы
операторов, параметров окружающей среды в различных условиях и
режимах деятельности.
Рассмотрим основные виды измерений и группы измерительной
аппаратуры.
I. Определение параметров деятельности человека-оператора в про-
цессе функционирования СЧМ.
1. Временные характеристики измеряются с помощью механиче-
ских и электронных секундомеров, рефлексометров, хронорефлексо-
метров, комплексных времяизмерптельных устройств.
24
2. Точностные характеристики, ошибки определяются косвенно на
основе измерений длительности действий и сопоставления с нормати-
вами; путем регистрации пространственных характеристик методами
фото-кппосъемки, видеозаписи, цикло- и хроноциклографии, путем
введения специальных автоматических устройств, фиксирующих ошибки
в конкретной системе и ситуациях.
3. Алгоритмы и структуры действий в процессе приема, пере-
работки и выдачи информации определяются путем регистрации траек-
торий движения глаз методами киносъемки, видеосъемки, окулогра-
фии, фото-, пьезоэлектрической записи и т. п.; исследования движений
рук, йог и других частей тела описанными выше методами; фиксации
переговоров и других способов обмена информацией в магнитозаписи
и т. п.
4. Надежность деятельности операторов и функционирования
СЧМ непосредственно не измеряется, а определяется расчетом при
сопоставлении названных выше (пп. 1, 2, 3) характеристик с требо-
ваниями функционирования СЧМ.
5. Соответствие антропометрических и психофизиологических
характеристик рабочего места условиям оптимальности определяется
путем пространственных измерений в рабочей зоне с помощью линей-
ных и угловых измерительных приборов, объективной регистрации
движений и поз оператора в процессе деятельности методами фото-,
кино-, видеосъемки, цикло- и сиихроциклографии, а также с помощью
динамометрии.
6. Параметры внешней среды (освещенность, звуковые воздей-
ствия и вибрации, метеорологические факторы, загазованность, запы-
ленность и т. п.) измеряются специальным оборудованием для гигие-
нических исследований.
7. Групповое взаимодействие при совместной деятельности опера-
торов исследуется описанными выше методами объективной регистра-
ции внешних действий, применяется магнитная запись общения и
при необходимости графическая регистрация индивидуальных дей-
ствий и взаимодействия с помощью различных самописцев, магнито-
графов, гомеостатов.
8. Психофизиологическое состояние операторов фиксируется
дискретно или непрерывно с помощью комплекта физиологических
датчиков с соответствующей аппаратурой (показатели состояния сер-
дечно-сосудистой системы, дыхания, кожно-гальванических реакций,
центральной нервной системы и т. д.). Наряду с непрерывными изме-
рениями возможно периодическое исследование характера протекания
психических процессов: измерение критической частоты слияния мель-
каний, длительности различных сенсомоторных реакций с помощью
рефлексометрической аппаратуры, характеристик внимания, памяти,
логического мышления путем предъявления тест-объектов с помощью
тахистоскопов и другими методами; измерение точности и координации
движений при выполнении специальных тестирующих действий (тре-
морометрия, координометрия, динамометрия и т. п.); измерение функ-
циональных характеристик анализаторов (зрительного, слухового,-
кожного) с помощью специальной аппаратуры.
В последнее время измерение параметров функционального со-
стояния человека-оператора в процессе деятельности приобретает
все большую важность в связи с усложнением задач, повышением тре-
бований к надежности СЧМ и является абсолютно необходимым при
создании адаптивных систем.
25
Все перечисленные группы характеристик деятельности являются
динамическими и могут бып. определены только в ходе реальной дея-
тельности ио управлению СЧМ. Если это неосуществимо на функцио-
нирующем обьекте, то измерения комплекса, а чаще всего отдельных
характеристик выполняются на моделях с. той или иной степенью при-
ближения. Это широко используется при ипженерпо-пснхологн-
ческом проектировании СЧМ и в целях оптимизации действующих
систем.
11. Измерения г, процессе подготовки операторов к деятельности
включают три направления, обусловленные спецификой ставящихся
задач.
I. Профессиональная диагностика—измерение индивидуальных
психологических и психофизиологических характеристик для выясне-
ния нх соответствия требованиям деятельности.
а. Характеристики анализаторов (органов чувств) измеряются
с помощью разработанной для медицинских целей специальной аппа-
ратуры, к которой относится большая группа офтальмологических
приборов (адаптометр, аномалоскоп и др.) для исследования зрения,
аудиометрическое оборудование для исследования слуха, ольфакто-
метр для изучения обоняния, альгезцметры—болевой чувствитель-
ности и т. д.
б. Характеристики процессов переработки информации (восприя-
тия, памяти, мышления) исследуются с помощью специальных устройств,
обеспечивающих дозированное по времени, объему п прочим харак-
теристикам предъявление информации и одновременную регистрацию
хода и результатов ее обработки. Для этих целей используются тахи-
стоскопы, рефлексометры, времяизмерительпые устройства и специаль-
ные стенды, модели, в той или иной степени приближенные к конкрет-
ным интересующим исследователя ситуациям.
в. Моторные (двигательные), силовые и антропометрические ха-
рактеристики измеряются специальным оборудованием, выпускаемым
для медицинских целей (эрюметры, динамометры, измерительные
линейки, циркули и т. п.). Сложные сенсомоторные характеристики
точности, скорости, координаций движений измеряются на специаль-
ных установках (треморометрах, «суппортах», координометрах н т. и.,
которые серийно не выпускаются). .
г. Типологические характеристики центральной нервной системы
определяются с помощью специальных аппаратурных и безаипаратур-
иых тестов, для проведения которых унифицированного оборудования
пока нет, либо с помощью элекгроэнцефалографа путем регистрации
т анализа энцефалограмм при выполнении специальных заданий.
д. Индивидуально-личностные характеристики определяются с по-
мощью бланковых методов и тестов для обработки и обобщения пер-
вичных данных целесообразно использовать ЭВМ..
2. Обучение, тренировка операторов, контроль результатов их
деятельности осуществляется с помощью специальных стендов, тре-
нажеров и другого оборудования, позволяющего имитировать основное
психологическое содержание деятельности.
В тренажерах целесообразно использовать устройства регистрации
параметров действий и обратной связи для ускорения хода научения
и оценки его результатов.
Тренажеры используются также для поддержания уровня необ-
ходимой квалификации и готовности операторов в АСУ, где вмеша-
тельство в процесс управления необходимо только в моменты сбоев
при переходе на ручное управление.
26
Контроль некоторых результатов обучения возможен с помощью
диагностической аппаратуры, перечисленной в и. 1. С ее помощью
удается измерить достигнутый уровень развития профессионально важ-
ных качеств и навыков.
3. Формирование групп операторов может производиться экспе-
риментальным путем с применением гомеостатов различных типов,
позволяющих оперативно выявить структуру группы, роли ее участ-
ников, показатели совместимости и срабатываемости.
III. В некоторых ситуациях, особенно при разработке новых
систем или выяснении причин неэффективности существующих, важное
значение имеет определение предельных возможностей человека по
отношению к конкретному виду и условиям деятельности. Такое иссле-
дование возможно только на специальных моделях, стендах с одно-
временным применением комплектов аппаратуры, регистрирующей
характеристики деятельности, функциональные возможности человека
и групповые параметры в случае совместной деятельности нескольких
операторов.
IV. При записи и обработке результатов современных инженерно-
психологических исследований широко применяется регистрирующая
и вычислительная аппаратура: различные самописцы, магнитофоны,
видеомагнитофоны, магнитографы, аналого-цифровые и цифроанало-
говые преобразователи, электронно-вычислительные машины, аналого-
вые вычислительные машины, гибридные вычислительные машины,
анализаторы спектров, интеграторы и т. п.
Перечень методик, приборов и оборудования, используемых при
проведении рассмотренных инженерно-психологических измерений,
приведен в табл. 5. Специфика проведения отдельных видов измерений
сводится к следующему.
Для измерения времени в зависимости от величины измеряемых
интервалов и требуемой точности можно использовать механические
стрелочные секундомеры; электрические секундомеры импульсного
типа либо импульсные электрические счетчики с генератором импуль-
сов желаемой частоты; электронные мнллисекундомеры с цифровой
индикацией и выходом для цифропечати. Последние наиболее удобны,
однако в связи с ограниченными возможностями приобретения их
можно заменить любыми счетчиками импульсов (пересчетпымн при-
борами) с частотой счета не менее 10;> импульсов в секунду и емкостью
не менее четырех знаков (декад). Соединение таких счетчиков с генера-
тором импульсов с частотой 1000 (100, 10) Гц превращают его в элек-
тронный секундомер с соответствующей точностью измерений.
Для измерения времени при инженерно-психологических исследо-
ваниях мпллисекундомер должен автоматически запускаться в момент
предъявления сигнала (команды) к началу действий и также автома-
тически останавливаться после выполнения обусловленного действия
или серии действии оператором. Для осуществления этого в каждом
конкретном случае индивидуально разрабатывается и изготовляется
простейший блок управления на базе бесконтактных или электромагнит-
ных реле.
Полученные таким образом установки носят название рефлсксо-
метров или хронорефлексометров (рис. 3). При необходимости ведения
исследования в быстром темпе к блоку управления может быть под-
ключено автоматическое программное устройство АПУ, а результаты
через транскриптор выведены на цифропечать ЦПМ.
Основные оперативные характеристики психических процессов
(восприятие, внимание, память, мышление) могут изучаться на разных
27
Таблица 5
Методы и средства изучения трудовой деятельности человека
Объект изучения Метод и метод!!;:? 1 iciio чьз уем к;: среде. 1 га
Рабочие J In к. юг par !1Я ц< rj '.; 111щ., • ть!, и.:* г,. М!ЮЧ-
движения и трудовые КянсШ!: к.1 рафия :. J ! НН-
операция Фу и к нц.) - Р (' !1 " < i •, ; , " 1 -7'.; ! Я L' : I ’.ж сд-н 1 '.г'-1 »1 '.ы > i Л ! л ко: ।
СОСТЛ5 ! :.С центр'!,.’ .;г.м! нг.'-аг' НН :') M(‘i! ;ефалог:1 ” .• ’ 1 Ц ?. 1 , рг !| -,ц. , i!! ГФ1,
Функции
в в 11 "’I а * 1 и я
и памяти
Сердсчпо-
сосуднечая
система
Обмен
веществ и
зсплообмеи
Ко/. чЧсС1-- Я
реикци;;, «.-оi.i :t• 11.-1 1 /.>-
I; г.ото;: г’ im с ни о ]'са к; 11! I;,
электрод,срмал:.!:Ы(- ; ;;
цсссы
Критическая с сз <.,,;
елям иня мелькав в и
I [ЗМС.Ч 11 !П' () И О ЯЛе i.’p ;,w -
СКЦ\ По Р.‘Ц ЦИЗЛОВ ’ .
ГНЧССКН НКТЫЧН,,'
Тсшишг-'гес-!
Тахистоскопия
Корректурные пробы
Сфцг ломанометрия
Пульсометрия
Электрокардиография
фонокардиография, бал-
листокардиография, век-
тор кардиография, сейсмо-
ка рдио графи я, механокар-
диография
Радноэлектрокардиогра•
фия и радиопульсометрия
Реовазография и реоэн-
целография
Пробы с дозированной
физической нагрузкой
Определение водного ба-
ланса
Термометрия тела и
кожи
Определение латентного
периода реакции на тепло
Определение теплоотдачи
Определение основного
обмеил
j в ые приборы
I н: 1 । г г-. агн-м ;л (тана
- «ь-чл для inТ”'Дачя сосСчценил
.. Пг, .\;op?.el
Та \ reToi косы электронные.
,лекл |)<:у.с\ ан я чес к не, шторные
Тосты Гдрдона. кольца Лан-
делктщ 1 л 5ли и.а Анфимова,
црасио-чсриая таблица 1Пульте-
Плэтонова и др.
Аппарат Рива-Роччи, ПТ-2,
НСА-1 (С.ПО1)
11у,н,со’’риф) РТСУП-3, био
РТС «Вега», оксигемометр, окси-
гемо гр а ф
Регистраторы ЭКПСЧ-З и
ЭКПСЧ-4, приставка ЭКГ
(СПОТ), линейка С.НОТ для об-
работки ЭКГ, ЭАК-2
Прнставха к электрокардио-
графу
Раднотелекарднограф ТЭК-1
Реоприставки к ЭКГ
Пробы ГЦОЛИФК Летунова
И Др.
Медицинские весы
Термометр медицинский» элск-
тротермометры ТГ1ЭМ-2, ТСМ-2,
многоканальная био РТС «Ве-
га», термокамеры
Тепломронорефлексо метр
Радиометр Сизякова
Спирографы
28
П родолжение табл. 5
Объев 1 изучен ня Метод и методика Используемые средства
Фун KI’BH
зрительного
анализа гора
Функции
слухового и
тактильного
анализаторов
Функции
двигательно-
го аппарата
Дыхатель-
ная система
Функции
сенсо-
моторных
действий
Исследова-
нне группо-
вой деятель-
ности
11сследованне остроты
зрения
Онределеине контрастной
чу веч п ительмости
Определение скорости
зрительного восприятия
Определение видимости
Исследование цветного
зрей ия
Определение границ по-
ля зрения
1 ^следование движений
глаз
Измерение продолжи -
тельиости реакции на све-
товые стимулы
Проверка разборчиво-1
стн речи I
Аудиометрия /
Эстезиометрия
Эрго! рафия
Динамометрия
Треморометрия
Координометрия
Электромиография
Тонусомстрия
Спирометрия
Пневмография
Пневмотахометрия
Пробы с задержкой ды-
хания
Определение легочной
вентиляции
Усвоение программы
сенсомоторных действий
в СЧМ
Измерение влияния каж-
дого члена группы на ход
совместной работы
Таблицы, адаптометр АДМ-1,
специальные проекторы
Диски Максвелла
Тахистоскопы различных мо-
дифинации
Поляризационный биноку-
лярный измеритель Дашкевича
Таблицы Рабкипа, аномало-
скоп
Периметры
Киноаппарат, анализатор
движений глаз, электроокуло-
графы, видеомагнитофоны, фо-
токимограф
Измеритель реакции М-301,
ИЛР-01
Аудиометры
Циркуль Вебера, эстезиометр
Эргографы Mocco
Динамометры электрокисте-
вой, медицинский, Розенблата,
динамометрические подали, ру-
коятки и т. п.
Треморометр, электротремо-
рометр
Суппорт крестовый, коорди-
нометр
Электромиографы, многока-
нальный био РТС «Вега», инте-
гратор
Тонусометр Ефимова, водя-
ной, сухой, электронный спиро-
метры
Одноканальная био РТС«Унп-
версал», многоканальная Био
РТС «Вега», счетчик числа
дыхательных циклов, спиро-
графы
Пневмотахометр
Пробы Штайге, Гении
оксигемометр, оксигемограф
Мешок Дугласа и газовые
часы
Адаптрои, аппарат группово*
го исследования психомотори-
ки, установки для исследований
РДО, реакций слежения и т. п*
Кибернометр Роже —Дамбе"
ра, гомеостат Горбова,
Кнбернометры с жесткой и
мягкой обратной связью
Примечание. Данные по изучению факторов рабочей среды при-
ведены в гл. 3.
29
1 Брсмяижритет,^
< лж устройства^
Рис. ?.. Структурная схема рефлексометра
у; овпях с помощью тахистоскопических установок (тахистоскопов).
Установки обеспечивают:
предъявление предварительного «дежурного» фона или объекта,
к которому адаптируется зрительная система;
кратковременную экспозицию в течение заданного времени тесто-
вого объекта;
повторное предъявление «дежурного» или «стирающего» объекта
(фона) сразу после экспозиции;
регистрацию времени какой-либо реакции на тестовый объект
(речевой, моторной и т. п.).
Основной функцией тахистоскопа является экспозиция тестового
объекта, однако возможности аппаратов, выполняющих только эту
функцию, весьма ограничены. Важнейшая характеристика тахисто-
скопа — диапазон времени экспозиций. Желательно, чтобы /т1п т?
> 10 мс.
Существуют две группы тахистоскопов:
I) обеспечивающие экспозицию «натурального» объекта (пульта,
прибора, схемы,информационного поля и т. п.);
2) обеспечивающие экспозицию проекционного изображения.
Выбор группы определяется целью исследования, характером вос-
принимаемой в процессе исследования информации и другими усло-
виями. При моделировании реальной деятельности применяют тахп-
стоскоп, обеспечивающий более адекватные условия восприятия.
К первой группе относятся механические, а также зеркальные та-
хистоскопы. Из механических наиболее известны тахистоскопы типа
«падающая шторка». Они состоят из стойки с направляющими, по ко-
торым перемещается под действие?/! собственного веса каретка с двумя
шторками, закрепленными на определенном расстоянии одна от другой.
При падении шторок перед испытуемым на короткое время открывается
освещенный объект или его изображение, выполненное на бумаге или
спроектированное на экран. Время предъявления меняется в зависи-
мости от расстояния между шторками. Преимуществом такого рода
систем является их простота и надежность. К недостаткам следует от-
нести поэлементное предъявление объекта п относительно высокий
уровень шума при работе, а также необходимость переаккомодаинн
глаз в момент предъявления и исчезновения объекта.
В качестве самого элементарного механического тахистоскопа
можно использовать затвор любого фотоаппарата с достаточным диапа-
зоно.м выдержек.
Зеркальные тахистоскопы основаны на эффекте частичного отра-
жения светового потока от полупрозрачного зеркала или стекла, рас-
положенного под углами 45° к световым лучам от проекторов и к пря-
30
мой, соединяющей наблюдателя с предъявляемым объектом. В заданный
момент времени па короткое время отключается проектор, создающий
иллюзию темноты за зеркалом, и включается другой проектор, осве-
щающий предъявляемый за зеркалом объект, который становится
видимым наблюдателю.
Несмотря за простоту конструкции, такие тахистоскопы пе всегда
можно применять в исследованиях, требующих малого времени экспо-
зиции, из-за трудности регулирования длительности вспышки у мощ-
ных импульсных источников света. Кроме того, переключение
света может вызывать неадекватность условий восприятия реальной
ситуации.
Вторую группу тахистоскопов составляют проекционные и теле-
визионные.
В первых время предъявления определяется либо инерционностью
проекционной лампы, либо инерционностью механического устройства,
перекрывающего световой поток. Легко создается «дежурное» и «сти-
рающее» изображение с помощью дополнительных проекторов, авто-
матически переключаемых в нужный момент. Проекционные тахисто-
скопы обеспечивают достаточно большое, яркое и контрастное изобра-
жение на экране за счет мощных источников света и оптических систем.
В них часто используют механические затворы от фотоаппаратов с вы-
держками от 0,01 с до бесконечности. Каждая конструкция таких тахи-
стоскопов имеет свои преимущества и недостатки.
Телевизионные тахистоскопы изготовляют, как правило, на базе
промышленных телевизионных установок. Время предъявляемых изоб-
ражений на экране электронно-лучевой трубы определяется временем
формирования кадра и при синхронизации управления импульсов
с кадровой разверткой не превышает 0,04 с. К преимуществам телеви-
зионных тахистоскопов относятся возможность работы при малых
освещениях (до 0,1 лк) п возможность полной изоляции испытуемого
от помех.
В сочетании с тахистоскопами различных типов часто исполь-
зуют рефлексометрические устройства для регистрации латентного
периода сенсорной реакции.
Регистрация движений, в том числе и движений глаз, осуществ-
ляется с помощью видеомагнитофонов или киносъемкой. Для съемки
пригодны любые камеры, работающие на пленке пе уже 16 мм и обес-
печивающие непрерывную съемку в течение требуемого времени.
Обработка материалов не вызывает никаких затруднений при ра-
боте с видеомагнитофоном, позволяющим делать остановку кадра, но
резко усложняется при киносъемке, когда необходим покадровый
анализ. Покадровые проекторы для этой цели не выпускаются, поэтому
рекомендуется изготовление специальной приставки к серийной аппа-
ратуре либо просто перемещение пленки проворачиванием вручную
каждый раз на одни кадр при пониженной мощности проекционной
лампы во избежание прожога пленки. Последний процесс чрезвычайно
трудоемок.
Непосредственно траектории движения (циклограммы) при зна-
чительных амплитудах можно получить с помощью фотоаппарата,
затвор которого открывается в течение всего времени движения. На
движущийся орган (например, палец) закрепляется мниилампочка,
обеспечивающая получение четкой траектории даже при значительной
освещенности в зоне съемки.
Прерывание света лампочки обтюратором с определенной частотой
или другим способом превращает непрерывпую траекторию в преры-
31
вистую — хроноциклограмму, позволяющую измерять длительность
движений (но не периодов покоя!).
Для регистрации движений глаз, кроме кино- и видеозаписи, при-
меняют еще несколько методов, названных в.',пне. Один из пах — оку-
лография, основанный на регнсграцип биопотенциалов, возникающих
при поворотах глазного яблока, может быть пспользов.-ш в нуакт лче-
ских ннженерно-пснхологнческнх исследованиях, однако в связи
с необходимостью исключення возможных помех oi наводок фона
50 Гц используется редко Другие методы, Т]>с<v;<не -акрепления
присосок на роговице, нрнмеияютсч только в сш-цилv ни, чпых
исследованиях.
Опрсдслсшн м&:о|.’ных x.)|>ai;''epiiernK осуш-югоюго тс я < • ’ .гои ц:.ыо
ряда приборов
Кннематометр позволяй, и где;, я i 1. зунгиг.ш,' иски щчетыи-
ческою анализатора (о.цущенпе гюголго 1 ’ 1 с ..го.;. го,
TpeMopowip 11|1кжиЖ‘ю ;о,и (шеи,,,, о .
Координомегры оогспс-'ннж'.,f цзм-. ;< пи.- > ,
рук. Простейшей моделью является гип.щт; •. • гол., -го.,:
Испытуемый, оперируя о,твовгем<.шво пли щ. . • ...
ками, перемещает стол сукпорта. на июго-я-м • юзыщ-г
гуриой щелью (траекторией), ТаК гоГОч,, ,оое -О Л ОЙ i I
ее краев. Регистрнрх огсл те ж( •. i; ч у,. го.:го,
Теп пинг-тест гриитончегоя для щ-щцес г;т • изо, . .
кия и свойств ЦНС. Основная «я, л — кл>..ч po-on, я, । уиоющ
для регистрации числа его нажатий в ксслсдоиатг-ъъых
сериях.
Исследование еруппповой деяте^ь/икти осуществляется с идкино
приборов типа кибе.р||ометр и гомс-ооы
Кибериометр изготовляют в нескольких вариантах. В одном из
них он имеет жесткую кинематическую нети. — систему рыча,он,
может применяться для индивидуального п группового чщнернметон.
Для индивидуального обследования г.спользсют только иве системы
рычагов и движок (работа двумя рукамД, я при совместной работе
двух испытуемых каждый из них работает одной рукой.
Для исследования срабатываемостн членов группы, решающих
мыслительные задачи, применяют установку, которая содержит допол-
нительно рабочее поле-матрицу и специальное коднровочиое устрой-
ство. Для регистрации речевых реакций и определения характера
поиска используют магнитофон. Эта методика позволяет исследовать
эффективность совместных действий при решении группой опера-
тивных задач перцептивно-мыслительного класса (рис. 4),
Испытуемым (членам группы) дается инструкция: «Совместными
усилиями перемещая «движок» по матрице, Вы должны определить
букву русского алфавита. Если лампочка, расположенная на матрице,
загорится, значит элемент, которого коснулись «движком», входит
в контур буквы. Основание буквы находится со стороны значка А.
Надо как можно быстрее и с минимальным числом ходов определить,
какая буква закодирована на матрице. Каждый элемент матрицы
пронумерован, поэтому в процессе совместной работы следует громко
вслух называть предполагаемый код
Задача считается решенной, если члены группы согласовали
окончательное мнение о том, какая буква закодирована на матрице.
В ходе эксперимента регистрируются общее время решения задачи,
число сделанных ходов, психомоторная активность каждого члена
группы в отдельности, речевые реакции испытуемых.
32
Рис. 4. Ks’ovpuoMi ту Н . Н. Сбо-
зооа с мягкой связью:
1 —ситнальппя лампочка; 2 —
матрица с 25 круглыми элемен-
тами; 3 — элемент матрицы;
4 —движок из прозрачного ма-
териала с контактной пугов-
кой; 5 — шпур мягкой связи;
6 — значок дельта; 7 — рычаг
управления движком; 8 — ка-
бель; У — счетчики импульсов;
10 — электросскундомер; И —
тумблер включения элемента
матрицы; 12 — панель экспе-
риментатора
деятельности
согласованности
Рис. 3. КиГн риометр И. Н Обо-
зова дня I’.c следования орган и за -
тореной деятельности
Для исследования организа-
торской деятельности в иерархи-
ческих системах управления нс-
пользуют тип кпберпометра D.
Особенность этого устройства за-
ключается в том, что оно позво-
ляет изучать раздельно поведение
руководителя (диспетчера) и группы
(операторов). Наряду с раздель-
ными показателями эффективности
о получить общую оценку
«диспетчер — группа онера-
руководителя и группы можв
системы управления
торов».
Прибор имеет три блока (рис. 5). На пульте экспериментатора 1
расположены кодировочное устройство 2, состоящее пз трех идентич-
ных составных частей (панелей с тумблерами); электросекуцдомер 3,
фиксирующий время решения задачи, счетчик импульсов /, регистри-
рующий число ходов, произведенных группой.
Принцип кодировки букв аналогичен описанному выше. Особен-
ность кибериометра типа В заключается в том, что у каждого члена
группы есть отдельная матрица 5, т. е. каждый член определяет свою
букв)' независимо от других.
Перед диспетчером (руководителем) экспериментатор ставит за-
дачу; с помощью группы определить, какое слово из трех букв закоди-
ровано па матрицах. Может быть дана любая смысловая триграмма.
Число ходов, которое могут использовать члены управляемой группы,
ограничено. Если число ходов перерасходовано, задача считается нере-
шенной и экспериментатор отключает прибор. Задачу необходимо ре-
шить максимально быстро, так как эффективность Вашей работы п
2 Ломов Б. Ф, и др.
33
Рис. 6. Гомсостат Ф. Д. Горбова:
1 — стрелочные индикаторы; 2 — блоки сложения сигналов; 3 — простые
усилительные звенья АД; 4 — рукоятки управления; 5 — регуляторы коэф-
фициента взаимной связи К
группы в целом будет оцениваться по времени и числу использован-
ных ходов.
Поскольку на группу дается ограниченное число ходов, то руково-
дитель должен так распределить их между членами группы, чтобы
каждый смог определить букву. Диспетчер в зависимости от располо-
жения ходов может отключить любого члена группы от работы на время,
чтобы «подтянуть» других, не справляющихся с задачей, помочь им
в решении.
Помимо регулирования числа ходов перед руководителем-диспет-
чером стоит задача определить триграмму по имеющейся у пего инфор-
мации от членов группы о буквах, закодированных у каждого в отдель-
ности (см. рис. 5). Счетчики импульсов 7 (четыре), расположенные па
пульте диспетчера 6, информируют об общем числе использованных
ходов группой и каждых; испытуемом в отдельности. Кро.че того, па
пульте диспетчера имеются три специальные планшетки 8, каждая из
которых имеет по 25 секций соответственно пространственному положе-
нию трех матриц, с которыми работают члены группы в отдельности.
Карандашом руководитель фиксирует контуры отгадываемых букв,
что позволяет ему видеть вместе составляющие элементы (буквы) слова.
Могут предлагаться и более сложные задачи. Например, известен
результат какого-либо арифметического действия, а две цифры п знак
действия должны быть определены членами группы; руководитель по
имеющейся у него информации помогает им в нахождении частных
действий.
В ходе эксперимента регистрируется время решения группой
задачи, число сделанных ходов, речевые реакции руководителя и чле-
нов группы.
В гомеостате, также предназначенном для исследований группо-
вой деятельности операторов, использована не механическая система,
а электронная схема. Каждый из членов группы работает с индивидуаль-
ным устройством, содержащим стрелочный индикатор » ручку управ-
ления.
Регулируя ручкой положение потенциометров, участники экспе-
римента должны установить стрелки своих индикаторов на 0 или дру*
34
Рис. 7. Структурная схема моделирующего стенда для проведения комплекс*
пых инженерно-психологических исследований
гое заданное деление шкалы. Благодаря тому, что потенциометры всех
индивидуальных блоков включены в одну мостовую схему, действия
любого испытуемого влияют на показания не только собственного
индикатора, по и всех остальных. Степень и характер этого влияния
задаются экспериментатором с помощью дополнительных регулировок.
К схеме легко подключаются многоканальные самописцы, позволяющие
регистрировать действия каждого участника группы и их влияние па
общий результат.
Гомеостат (рис. 6) позволяет исследовать групповую деятельность
операторов, находящихся в изоляции относительно друг друга, моде-
лировать ситуации с задержкой информации, с помехами и прочими
неблагоприятными факторами.
Помимо приборов, предназначенных для изучения отдельных
сторон деятельности человека, широкое применение в инженер-
ной психологии находят моделирующие стенды для комплексного
изучения деятельности (рис. 7). Стенд представляет собой аналого-
цифровой комплекс, с высокой степенью точности воспроизводящий
реальную деятельность оператора. Основу его составляет модель
управляемого процесса или объекта, которая может представлять
собой специализированное устройство или выполняться на базе ЭВМ.
Стенд содержит также аппаратуру, регистрирующую состояние и ре-
зультаты работы оператора, а также результаты поведения машины.
Сигналы с регистрирующей аппаратуры поступают в ЭВМ, которая по
специальной программе в реальном масштабе времени вычисляет харак-
теристики поведения объекта, показатели состояния и работы опера-
тора, выходные характеристики СЧМ.
5. НЕСЕРИЙНАЯ АППАРАТУРА
ДЛЯ ИНЖЕНЕРНО-ПСИХОЛОГИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ
Помимо типовой аппаратуры и оборудования (см. табл. 5) в прак-
тике инженерно-психологических исследований возможно применение
несерийной аппаратуры, которую можно разделить иа две группы.
2* 35
Таблица 6
Устройства и способы изучения
психофизиологических характеристик человека
Название способа, прибора или устройства Авторское свидетельство СССР
Класс Номер Бюлле- тень
Устройство для исследования опера- тивной! памяти и внимания 291228 1971, 3
К11 с те во й сило метр Л613 297876 1971, 10
Способ измерения критической ча- стоты слияния мельканий 339280 1972, 17
Способ определения напряженное']п нилота 354447 1972, 30
Устройство для ощнки особенностей намят it человека 364018 1973, 44
Устройство для восприятия операто- ром временных интервалов G09 3778G1 1973, 18
Устройство для определения зон до- сягаемости оператора 4044 08 1973, 44
Прибор для исследования отражения в памяти временных, пространственных и символьных последовательностей 441026 1974, 33
Устройство для измерения длитель- ности словесной реакции 469460 1975, 17
Устройство для измерения реакции А61 540627 1976, 48
Устройство для исследования функ- ций внимания человека 540628 1 976, 48
Устройство для тренировки памяти и реакции человека 546004 1977, 5
Устройство для контроля внимания и реакции учащихся G09 547815 1977, 7
Устройство для психофизиологиче- ских исследований 580862 1 977, 43
Устройство для психофизиологиче- ских исследований AGI 5869С0 1978, 1
Устройство для регистрации времен- ных характеристик оператора 686901 1978, 1
Устройство для исследования осо- бенностей опознания предъявляемого изображен ня Устройство для исследования бы- строты реакции человека-оператора A6I 598606 606158 1978, 11
G09 1978, 17
Устройство для исследования так- тильной н болевой чувствительности Устройство для оценки психофизио- логических возможностей оператора А61 627819 643957 1978, 38 1979, 3
G09
Устройство для контроля уровня бодрствовави я чело ве к а п о вел ич и ие электрического сопротивления кожи А 91 644461 1979, 4
Устройство для психологических ис- следован и й 648204 1979, 7
36
Продолжение нюбл, 6
Название способа, прибора или устройства Авторское вндс-тельс! 50 СССР
Класс 51омср Ьюл те - тень
Аппарат для психофизиологически.', исследи паи ий 031243 1979, 12
Способ определения уровня эмоцио- 67 1 249 1979, 12
на .тин о го напряжен ня Устройство для психофизиологи че- б i >1; j t > 7 1979, 19
сии х и с с л е до в а н и й
Устройство для измерения крптичс- Ubu.H1 1 9, 9, 1 9
cKoii частоты слияния мельканий 603377
У стронет ио для психологических 1979, 19
исследований АЫ
Способ измерения критической ча- „Т01Ы сл И5'1’ в я мельканий *>U В'93 19/9, 21 1Ы79. 26
Способ измерения степени утомления б 7320b
человека
Устройство для исследования функ- ций. равновесия и биомеханики движс - ООЗоЗО Г'79. И
Hii)i человека
Устройство для исследования я тре- нировки функций равновесия 721082 1980. 14
Устройство регистрации угловых па- раметрон позы оператора 733053 11'83, В
Способ определения степени зритель-
него утомления Устройство для автоматизированной , ;У2 1 I 1980, 19 19x0. 20
проверки и регистрации остроты зре- ния ; зб’.'31
Устройство для определения взаимо- связанной реакции группы лиц Устройство для исследования глазо- со.; 7 13013 I960, 23
АЫ
двигательных реакций человека Устройство для оценки деятельности 753-1 25
754465
операторов систем управления
Тренажер оператора Устройство для оценки психофизио- G09 754466 1980, 29
логических характеристик операторов систем управления 754467
Система диалогового взаимодействия человека с информационно-вычисли- 759092 1980, 32
тельным комплексом
Прибор для определения линейных 1980, 33
и угловых параметров опорно-двига- тельного аппарата человека 760954
Устройство для оценки психофизио- 1980, 36
лотическнх характеристик операторов спетом управления 767816
Устройство контроля для проведе- 'ня эргометрических исследований А61 768391 1980, 37
Устройство для исследования слухо- юн функции человека 814336 1981, И
37
Продолоюение таб.1. 6
Название способа, прибора или устройства Авторское свидетельство СССР
Класс Номер Бюлле- тень
Способ определения работоспособ- ности человека Устройство для психофизиологиче- ских исследований SI4337 827029 1981, 1! 1981, 17
Устройство для регистрации времен- ных характеристик реакции оператора Устройство для регистрации, вос- произведения и анализа физиологиче- ских сигналов А61В5/16 829097 831 ЮЗ 1981, 18 1981, 19
К первой группе относятся схемные решения, защищенные авторскими
свидетельствами (а. с.) СССР. Их отличительная черта — элемент но-
визны по сравнению с ранее существующими устройствами. В описании
к авторским свидетельствам имеется схемное решение, используя кото-
рое можно практически реализовать данное устройство. Ко второй
группе принадлежат приборы единичного (мелкогруппового) изготовле-
ния. Многие из них не имеют элемента новизны в схемных решениях,
поэтому пе являются изобретениями. Однако в отличие от большин-
ства приборов первой группы каждый из приборов этой группы реально
изготовлен в одном или нескольких экземплярах и был применен при
проведении тех или иных исследований.
В зависимости от цели изобретения а. с. на устройства и способы
изучения и анализа деятельности оператора можно разделить на две
группы. В первой из них целью изобретения является совершенствова-
ние схемных решений (упрощение схемы, повышение эксплуатационных
и технических характеристик ее работы и т. п.) по сравнению с ранее
существующими вариантами. Элемент новизны имеет здесь чисто тех-
нический, конструктивный аспект, Инжснерно-пснхологическне ас-
пекты в этих а, с. практически не отличаются от рапсе существующих
решений. Поэтому а. с. этой группы рассматривать в дальнейшем не
будем.
Целью а, с. второй группы является расширение функциональных
возможностей предлагаемых устройств по сравнению с прототипами
(примеиепне новых методов регистрант! психофизиологических дан-
ных, контроля уровня подготовки операторов, организации трениро-
вок и т. п,). Элемент новизны носит здесь прежде всего инженерно-
психологический характер. Применение таких устройств позволяет
реализовать на практике новые инженерно-психологические принципы
и рекомендации.
В табл. 6 представлены способы и устройства для изучения”психо-
физиологнческих характеристик оператора. Ряд устройств предназна-
чен для исследования свойств анализаторов (зрительного, слухового,
тактильного). Одной из новых тенденций является разработка ус-
тройств, предназначенных для изучения пеодной, а комплекса психофи-
зиологических характеристик человека. С помощью таких современ-
ных приборных комплексов можно количественно оценивать многие
характеристики центральной нервной системы: обучаемость, внимание,
38
Таблица
Ус1ропства для обучения операндов
Аглюрскш' с ’.НД'Ч СЛЫ‘ ! ! о СССР
Название устройства Класс I i (. > М С1 j ] '> и>. ле - инь
?. с i;/ во для группового обучения < ил гиротеодолнте (>б\ чающая машина Ад; итипное обучающее устройство Автоматизированаыи класс Ада ил:, в и а я обучающая машина Vi пиенсальная обучающая мauinia 30S;32 289138 327510 3674 19 393765 395588 1971, 21 1971, 1 1972, 5 1973, 8 1973, 33 1973, За
Устройство для обучающихся оива- ргшст:ню гидроакустических сигналов из фоне помех Устройство для обучения операторов Обучающее устройство Устройство для обучения и контроля знаний Устройство для обучения и контроля знаний Устройство для обучения Устройство для обучения Устройство для обучения и контроля знании Устройство для обучения и контроля оператора Устройство для подготовки операто- ров АСУ ТП Устройство для подготовки операто- ров АСУ ТП Устройство для обучения операторов Адаптивное устройство обучения Устройство для обучения радиоте- леграфистов Устройство для обучения Обучающее устройство Обучающее устройство Устройство для обучения операторов обнаружению радиосигналов иа фойе помех Адаптивное устройство для обучения радиотелеграфистов Устройство для обучения и контроля знаний учащихся Устройство для обучения G09B 7/00 4101-16 4137)21 419931 423204 430131 456296 481061 496585 506903 527730 542228 543980 551689 555422 559267 577558 579653 589618 612276 625229 628527 197-!, 1 1974, 4 1974, 10 1974, IS 1974, 20 1975, 1 1975, 30 1975, 47 1976, 10 1976, 33 1977, 1 1977, 3 1977, 1 1 1977, 15 1977, 19 1977, 39 1977,- 41 1978, 3 1978, 23 1978, 35 1978, 38
39
Продолжение табл. 7
Название устройства Авторское свидетельство СССР
Класс Номер Бюлле- тень
Устройство для обучения и контроля знаний уч.ццихся Автоматизированная система для об- учения и Контроля знаний Устройство для обучения Адаптивное обучающее устройство Устройство для обучения операто- ров радиоэлектронной аппаратуры Устройство для обучения я контроля знаний Устройство для обучения и контроля ЗПс'.ППЙ учащихся Устройство для оценки профессио- нальной пригодности оператора СУ Обучающее устройство Устройство для обучения группы операторов Устройство для обучения радиотеле- графистов Обучающее устройство Адаптивное устройство для обучения радиотелеграфистов Устройство для обучения крановщи- G09B 9/04 634331 635508 640355 6-10354 643955 652602 613953 693425 698038 699540 699541 702404 720470 720472 1978, 43 1978, 44 1978, 48 1978, 48 1979, 3 1979, 10 1979, 3 1979, 39 1979, 42 1979, 43 1979, 43 1979, 45 1980, 9 1980, 9
ка навыкам по управлению краном Обучающее устройство Обучающее устройство Устройство для обучения Устройство для обучения операторов систем управления Устройство обучения Устройство для обучения операторов систем управления Обучающее устройство Обучающее устройство Обучающее устройство Устройство для обучения управле- нию транспортным средством,- преиму- щественно автобуса Адаптивное обучающее устройство Устройство для группового обучения учащихся иностранным языкам Устройство для обучения програм- мированию Обучающее устройство Устройство для обучения операторов грузоподъемных машин Обучающее — контролирующее устройство 723646 723648 731453 734796 736157 744713 746692 748494 748496 756461 758231 760167 760169 762028 769602 780023 1980, 11 1980, 16 1980, 18 1980, 19 1980, 24 1980, 25 1980, 26 1980, 26 1980, 30 1980, 31 1980, 32 1980, 33 1980, 37 1980, 42
40
Продолжение табл. 7
Название устройства Авторское свидетельство СССР
Класс Номер Бюлле- тень
Обучающее устройство Устройство для обучения радиотеле- графистов Устройство для обучения Устройство для обучения операторов кранов G09B 19/06 824267 824269 828203 830506 1981, 15 1981, 15 1981,- 17 1981, 18
уровни бодрствования, нейродинамику, ассоциативные связи, при-
способленность к выполнению операторской деятельности сенсомотор-
ного профиля.
В табл. 7 приведены устройства для обучения операторов. На-
ряду с устройствами широкого назначения в ней представлены и ус-
тройства для обучения операторов конкретных специальностей: радио-
телеграфистов, операторов АСУ ТП, операторов радиоэлектронной
аппаратуры, гидроакустиков, водителей автобусов, операторов грузо-
подъемных машин и т. д. Многие из описываемых устройств являются
адаптивными, часть из них предназначена одновременно для контроля
знаний и действий обучаемых. Новой тенденцией является разработка
автоматизированных обучающих устройств на базе ЭВМ [А. с. 367449
(СССР); А. с. 635508 (СССР) и др. ], а также устройств для обучения
групповой деятельности [А. с. 699540 (СССР); А. с. 760167 (СССР)].
В табл. 8 представлены устройства для тренировок операторов.
Наряду с тренажерами широкого назначения в ней рассмотрены и
устройства для тренировок операторов конкретных специальностей:
энергетиков, штурманов, водителей автотранспорта, судоводителей,
связистов, операторов ЭВМ и АСУ. Многие из этих тренажеров яв-
ляются адаптивными; адаптация в них осуществляется по изменению
психофизиологического состояния оператора в процессе тренировки
или по результатам его работы. Сравнительно новой тенденцией яв-
ляется разработка тренажеров не только для совершенствования про-
фессиональных навыков операторов, но и для развития профессионально
важных психофизиологических качеств. Примером их являются тре-
нажеры памяти, внимания, реакции и других психофизиологических
качеств человека.
В табл. 9 рассмотрены способы и устройства контроля работы
оператора. Среди них можно выделить устройства регистрации дей-
ствий оператора и устройства оценки его деятельности. Особый интерес
представляют разработки не только отдельных устройств контроля,
ио и комплексов на базе автоматизированных классов. К числу пер-
спективных относится устройство, с помощью которого выполняется
оптимальное сопряжение оператора с технической частью АСУ [А. с.
489079 (СССР)].
В табл. 10 приведены способы и устройства для анализа речевого
сигнала. Речевой сигнал может использоваться для ввода информации
в машину (речевой ввод информации вместо традиционного механи-
ческого). Для этого применяют различного рода устройства анализа
и распознавания звуковых (речевых) команд. Речевой сигнал можно
41
Т а б л л л а 8
Тренажеры онера торов
I Гг Л',;.!!Л)С устройсз г.а Ангорское <_ Класс |;ИДСЦЮ,С1 Номер Ю ( v (_ К 1 > 'C'J\ ю -
Способ нодсли по 1>а н н •/ i ляяпия ю.у- чайных условий труда он е;о нр чи во- днтелыш,1ги ii -.!,i 1 ы 11 о i , i б 9, 20
Способ статно';дсього юдешюл;- нпя процессов ко-леис oi'ii оиера горим последе >юй отказов тс мЫчсскил си• стой 209080
Тоневой проектор тр-.нелсров транс- портны?: средств 317095 1971, 30
Тренажер для обучения навыкам ио ремонту ЦВМ 390705 19 7 е, 36
Тс л е в л з j I о j I и ы J; т pel j а ж с р 102903 1973, 42
Устройство для тренировки опера- торов 425205 1974, 15
Трсна/кор ЦВМ 430432 1974, 20
Тренажер для обучения операторов систем управления 449364 1974, 41
Тренажер 456295 1975. 1
Тренажер для обучения штурмана 461439 1975, 7
Тренажер для обучения навыку ком- бинированных подач при работе на ме- таллорежущих станках 162204 1975, 8
Автомобильный тренажер 460563 1975, 6
Тренажер крановщика поворотного крана 47(599 1975, 19
Тренажер для подготовки операторов 479144 1975, 28
Тренажер для обучения операторов РЛС наведения 525999 1976, 31
Тренажер для операторов-исполни- телей автоматизированных и механи- зированных сортировочных горок 497627 1975, 48
Тренажер оператора 539309 1976, 46
Тренажер для обучения операторов бортовых приборов 505018 1976, 8
Тренажер для обучения методам определения характера и мест повре- ждения кабельных линий связи 544986 1977, 4
Устройство для тренировки памяти и реакции человека 546004 1977, 5
Тренажер водителей транспортного средства 558293 1977, 18
Тренажер оператора систем управ- ления 590805 1978, 4
Тренажер оператора энергетического объекта 604022 1978, 15
Тренажер операторов систем управ- ления 634352 1978, 43
Тренажер радиотелеграфистов 63(973 1978, 41
Тренажер операторов грузоподъем- ных устройств 691916 1979, 38
42
Продолжение табл. 8
Название устройства Авторское свидетельство СССР
Класс Номер Бюлле- тень
Тренажер судоводителя 696522 1979, 41
Тренажер памяти и реакции чело- века 703857 1979, 46
Тренажер транспортного средства 718847 1980, 8
Тренажер транспортного средства 720471 1980, 9
Адаптивный тренажер оператора си- стем управления 728154 1980, 14
Тренажер для обучения операторов 731455 1980, 16
Тренажер оператора систем управ- ления Устройство для тренировки памяти оператора 732974 737979 1980, 17
Тренажер для операторов-исполни- телей автоматизированных и механизи- рованных сортировочных горок G09 737980 1980, 20
Тренажер для обучения операторов систем управления технологическими процессами 739626 1980, 21
1еневой проектор тренажера транс- портных средств 741312 1980, 22
Способ тренировки восприятия теле- графных сигналов на слух 710062 1980, 2
Тренажер крановщика поворотного крапа 743014 1980, 23
Адаптивный тренажер радиотелегра- фистов 746694 1980, 25
Тренажер оператора систем управ- ления I ренажер трудонапряженпости опе- ра юра 748497 750548 1980, 26
5 ренажер радиотелеграфистов Тренажер оператора грузоподъемных Х'Г i pU ЙСТВ 750519 750550 1980, 27
Швейный тренажер 756463 1980, 30
Тренажер для обучения операторов 758235 1980, 31
I ренажер радиотелеграфистов 758236 1980, 31
1ренажер для обучения управлению движущимися объектами 767817 1980, 36
Способ тренировки радиотелеграфи- ст о в 767818 1980,36
Тренажер для машинистов локомо- тиг а 771701 1980, 38
Тренажер радиотелеграфистов 771703 1980, 38
Тренажер оператора АСУ 773683 1980, 39
43
ПeiiLie птбл. ft
Название устройства Ангорское с шдс!ельство СССР
Клас- 11омер Бюлле- тень
Тренажер овсраюра автоконт-шне- ровоза Тренажер для обучения работе с кла- виатурой пишущей машины 7 ,7663 777666 1980, 4 1
Трен<1 жор радиотелеграфистов Тренажер оператора 780026 1980, 42
Тренажер для обучения операторов эвер’е~и лесного об гекто Тренажер оператора мартеновской печи gu9b 9;оо ?'.! 1656 7е* G'HG 1981, 1 1981, 2
Тренажер оператора вычислительных устройсI в 7 репажер водителя транспортною средства 798956 798957 1981, й
Тренажер оператора систем управ- лен ия Тренажер транспортного средства 89223I 822234 ш.л ! ;
Тренажер радиотелеграфистов Тренажер радиотелеграфистов 822235 822236
Тренажер оператора АСУ Тренажер транспортного средства Тренажер для формирования навы- ков управления металлорежущим станком Тренажер для обучения ручной ду- 826392 826394 826396 826404 1981, U-
говой сварке Устройство для определения двига- тельной активности спортсменов 828202 1981, 17
Тренажер оператора АСУ Тренажер водителя транспортных средств 830505 830507 1981, 18 1981, 18
использовать как средство предъявления информации оператору (ре-
чевой вывод информации из’ машины). Для этого применяют устрой-
ства синтеза речи. Речевой сигнал представляет также интерес в связи
с разработкой бесконтактных методов контроля состояния оператора.
Такой контроль может вестись путем анализа спектральных и времен-
ных параметров речевого сигнала (частоты основного топа, формант-
ных частот, длительности слогов н пауз между ними). И, наконец,
речь — это средство общения между операторами, которое может
осуществляться как непосредственно, так и с помощью технических
устройств. Большинство приведенных в табл. 10 устройств относится
к первым двум аспектам использования речевого сигнала в инженерной
психологии.
44
Таблица 9
Контроль работы оператора
Название способа, прибора или устройства Авторское свидетельство СССР
Класс Номер Бюлле- тень
Устройство для контроля работы G08 311285 1971, 24
оператора Устройство для оценки знаний обу- — 354446 1972, 30
Ч.'ЮМЫХ Регистрирующее устройство для тех- G09 368639 1973, 9
нпчсских средств обучения Устройство для автоматической ре- G06 390529 1973, 30
: истрации действий оператора Устройство для контроля работы — 407382 1973, 46
оператора Устройство для контроля знаний G09 402902 1973, 42
Устройство для оценки ответов уча- 427372 1974, 17
щихся Устройство для оценки ответов уча- 436378 1974, 26
щихся Устройство для автоматического кон- 439842 1974, 30
троля операторской деятельности Система автоматического контроля G05 442460 1974, 33
параметров в контуре управления Устройство для регистрации данных G09 446100 1974, 37
психологических экспериментов Устройство для сопряжения АСУ G05 489079 1975, 39
с оператором Автоматизированный класс для кон- 467395 1975, 14
троля знаний учащихся Устройство для контроля знаний G09 469131 1975,- 16
обучаемых Устройство для регистрации дей- — 506022 1976, 9
ствий оператора Устройство для контроля показате- G06 524784 1976, 30
лей работы операторов в АСУ Устройство для контроля знаний 557406 1977, 17
Устройство для автоматического кон- 612278 1978, 23
троля операторской деятельности Устройство для контроля знаний G09 616651 1978, 27
оператора Устройство для контроля деятель- 693426 1979, 39
ности оператора СУ Устройство для регистрации дей- А61 706064 1979, 48
сгний операторов Устройство для контроля знаний 714466 1980,- 5
учащихся Устройство для контроля знаний Устройство для контроля знаний G09B 7/02 723647 723649 l'J80, И
45
11 podo.mcetiuc гпаб.?. 9
Л НТ ;>1 С Кос с вндетг льет г о СССР
!!• ль ' си 'гобг, г Р । и ч \ с i; орс ) рм Класе I !омер Ki-чл?-
Alli'. '-1'! ]|()П .1| И l,hl 1<.’Р'1СС /е я < ..-Л U 1
обучсч ; и с . 1 ।.'.pC'ij i i;
Уст j'u Г. и/1 для 1' гр, гр-'jiiiCb'-uAi;- "MK: 'JOI Ji ЧС-СлР 1 i-TOpi'C ГПК 732970 Р'У, 17
-?ров
Ус1 poiJB-I ГС. Д’1Я КОНТРОЛЯ ..Н-ТИ’,1 {. [ 1) 1 9 е о 17
Устроiic Iво для кеч.троля 11сч;1„лОЬ опоратора 734792 1980. 13
Устройство для контроля ])аС'ОТОСI;<>“ собностг оператора G09b 9/00‘ 743012 ; оно, 23
Устролство для оценки деятельности операторов системы управления 7G01GG
Устройство для контроля профессио- нальных навыков радиотелс! рафистов 7G0IGS 1980, 32
Устройство для контроля профессио- нальных навыков радиотелеграфистов 771702 1980, 38
Устройство для контроля психофи- зиологического состояния испытуемого 79G898 1981, 2
Устройство для контроля знаний обучаемых 796901
Устройство для психофизиологиче- ских исследований обучаемого 830504 1981, 18
Таблица 10
Способы и устройства анализа речевого сигнала
Название устройства Авторское Класс свидетельство СССР
Номер Бюлле- тень
Способ обработки речевого сигнала 404122 1973, 43
Способ измерения периода формант- ных колебаний речевого сигнала 453731 1974, 46
Устройство для синтеза речи 459797 1975, 5
Синтезатор речи 533966 1976, 40
Способ выделения звонких смычек в слитной речи G10 534782 1976, 41
Способ измерения формантной ча- стоты речевого сигнала 535592 1976, 42
Устройство для распознавания зву- ковых образов 537378 1976, 44
Способ выделения параметрических сигналов из зашумленной речи 570082 1977, 31
46
Продолстсние табл. 10
Название устройства Авторекое Класс 'впдетельст во СССР
Момер 1S юлле - тень
Способ распознавания речевого сиг- нала 657454 1979, 14
Устройство для выделения основно- го топа речевого сигнала 601024 1978, 15
Способ распознавания речевых команд G10 605235 1978, 16
Устройство для выделения основно- го тона речевых сигналов 610157 1978, 21
Устройство для выделения основно- го тона речевых сигналов Способ распознавания речевого сиг- нала 613367 1978, 24
614461 1978, 25
Устройство распознавания слов G06 615503 1978, 26
Устройство для распознавания речи 621004 1978, 31
Способ распознавания речевых команд и устройство для его осуще- ствления 650093 1979, 8
Устройство для различения ограни- ченного набора слов 660083 1979, 16
Устройство для выделения основно- го тона речевого сигнала G10 688919 1979, 36
Синтезатор речи 691918 1979, 38
Устройство для выделения основно- го тона речи 714474 1980, 5
Способ сегментации непрерывных сигналов 720487 1980, 9
Синтезатор речевого сигнала 734800 1980, 18
Устройство для автоматического рас- познавания речевых команд 743016 1980, 23
Устройство кодирования речевого сигнала в системах вывода информации олосом 748498 1980, 26
Устройство для распознавания ре- чевой информации 758238 1980, 31
Способ распознавания речевых сиг- 1! «ЛОВ 760172 1980; 32
Устройство для распознавания ре- чевых сигналов 762031 1980, 33
Синтезатор речевых сигналов 777674 1980, 41
Устройство для определения длины речевого тракта 834744 1981, 20
Описанию аппаратурно-экспериментальных методик проведения
инженерно-психологических исследований посвящен ряд работ. Ана-
лиз литературных данных показывает, что наибольшее внимание уде-
ляется разработке приборов узкого назначения, предназначенных для
исследования отдельных закономерностей деятельности оператора:
влияния различных факторов на надежность деятельности оператора
[35, 214], закономерностей процесса слежения [81, 86, 183], возмож-
ности оценки функционального состояния оператора психологическими
п психофизиологическими методами [114, 124, 125, 128, 152, 212],
47
отдельных сторон групповой деятельности 145, 71, 178] и т. д. Наблю-
дается все возрастающая тенденция автоматизации инженерно-психо-
логических исследований. В этих целях разрабашваются и усовер-
шенствуются устройства ввода в ЭВМ и вывода из нее психофизиологи-
ческой информации, а также устройства для автоматизированной обра-
ботки результатов эксперимента [124, 125].
Ряд устройств предназначен для комплексного изучения и моде-
лирования в лабораторных условиях целостной деятельности опера-
тора как сравнительно простей (например, экскаваторщика [12]),
так и более сложной (имитационные комплексы ('Уникод» [43] и «Опе-
ратор» |87] для моделирования деятельности оператора АСУ ТП).
В практике проектирования САРМ находят применение шаблоны для
отработки конструкции рабочего места и стенды для макетирования
лицевых панелей пультов управления [209].
Среди разрабатываемых устройств преобладаю'. приборы и стенды
для изучения отдельных, частных сторон онера юрской деягельносги.
Устройств для комплексного изучения дсяюльно1'ги оператора и аппа-
ратуры для промышленного применения еще пока очень мало.
ГЛАВА 2
ПСИХОЛОГИЧЕСКИЕ
И ПСИХОФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ
ХАРАКТЕРИСТИКИ ЧЕЛОВЕКА
1. ОБЩЕЕ ПОНЯТИЕ О ХАРАКТЕРИСТИКАХ ЧЕЛОВЕКА
В соответствии со спецификой инженерной психологии, исследую-
щей и проектирующей процессы информационного взаимодействия
человека с техническими звеььими СЧМ, в качестве ииженсри -психо-
логических характеристик рассматриваются показатели, определяющие
количественно и качественно процессы приема, переработки п пере-
дачи информации человеком в процессе деятельности по управле-
нию СЧМ.
В связи с огромным разнообразием существующих и разрабатыва-
емых СЧМ, с использованием в них в качестве носителей информации
сигналов самых разных модальностей, варьируемых также ио мно-
жеству параметров, здесь рассматриваются каналы приема информа-
ции человеком, их функциональные возможности и характеристики.
Эти каналы объединены в общую группу анализаторов.
Сложность процессов переработки информации в современных
СЧМ, существование систем с принципиально разными методами уп-
равления, основанными на применении различных способов анализа,
обработки информации и принятия решений, обусловливает необхо-
димость выделения второй группы инженерно-психологических харак-
теристик, описывающих интеллектуальную деятельность человека.
Из большого перечня таких характеристик выделим две, имеющие
наиболее важное значение при анализе и проектировании СЧМ, —
память и мышление. Применительно к конкретным задачам инженерной
психологии основное внимание уделяется тем видам памяти и формам
мышления, которые связаны с обработкой оперативной информации
принятием решений в процессе управления СЧМ, в частности,
оперативной и долговременной памяти и оперативному мыш-
лению.
Третья группа инженерно-психологических характеристик включает
характеристики управляющих движений, временные характеристики
выполнения отдельных действий ц данные о надежности.
К четвертой группе, определяющей условия оптимального функцио-
нирования физиологических систем человека-оператора, относятся
антропометрические характеристики.
Пользуясь приводимыми в настоящей главе справочными данными,
необходимо иметь в виду их стохастический характер. Как известно,
делавшиеся ранее в рамках системотехники попытки выявления
жестко однозначных характеристик человека находили весьма ограни-
ченное применение на практике. В действительности все параметры
тесно взаимосвязаны, зависят от множества внутренних и внешних по
отношению к человеку факторов, поэтому их эффективное использова-
ние возможно только в рамках системного инжеиерно-психо.тогиче-
скогэ проектирования с применением моделирования деятельности
человека.
49
2. ОБЩИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ АНАЛИЗАТОРОВ
Целесообразная деятельность человека основывается на постоянном
приеме и анализе информации о характеристиках внешней среды и
внутренних систем организма. Этот процесс осуществляется с помо-
щью анализаторов—подсистем ЦНС, обеспечивающих прием и пер-
вичный анализ информационных сигналов. Информация, поступающая
через анализаторы, называется сенсорной (от лат. sensus — чувство,
ощущение), а процесс ее приема н первичной переработки — сен-
сорным восприятием, сенсорной деятельностью. В соответствии с этим
в психологии используются термины «сенсорные процессы», «сенсор-
ная чувствительность» и т. п.
Общая функциональная схема анализатора представлена на рис. 8.
Центральной частью является некоторая зона в коре головного Mosra.
Периферическая часть — рецепторы вынесена на поверхность тела для
приема внешней информации либо размещена во внутренних систе-
мах и органах для восприятия информации о их состоянии (внешние
рецепторы в обычной речи называют органами чувств). Проводящие
нервные пути соединяют рецепторы с соответствующими зонами мозга.
Рецепторы, выполняющие функции датчиков, воспринимают по-
ступающие к ним сигналы из окружающей среды, осуществляют их
частичную переработку и преобразуют их в биоэлектрические сигналы,
которые затем передаются по афферентным нервным путям в ЦНС.
В процессе анализа в ЦНС вырабатываются биоэлектрические команды,
передающиеся по афферентным путям обратно к рецепторам и обеспе-
чивающие их оптимальную настройку в зависимости от характеристик
воспринимаемых сигналов и других факторов. Наряду с центральным
управлением существуют автономные периферические системы под-
стройки рецепторов.
В зависимости от специфики принимаемых сигналов различают
следующие анализаторы.
В вешние: зрительный (рецептор—глаз),
слуховой (рецептор—ухо),
тактильный,
болевой,
температурный
(отдельно на тепло
и холод),
рецепторы кожи
обонятельный (рецептор в носовой полости),
вкусовой (рецепторы на поверхности языка, неба).
Внутренние (анализатор давления,
кинестетический (рецепторы в мышцах и сухожилиях),
вестибулярный (рецептор в полости уха),
епс'циальные, расположенные во внутренних органах
” волостях тела.
Рис, 8. Функциональная схема анализатора
50
Рассмотрим основные параметры анализаторов.
1. Абсолютная чувствительность к интенсивности сигнала (абсо-
цотпый порог ощущении ио интенсивности) характеризуется минималь-
ным значение?.! воздействующего раздражителя, при котором возникает
• тушение. В зависимости от модальности раздражителя абсолютный
..рог измеряется в единицах энергии, давления, температуры, келн-
дегца нлн конпентр;нп!н вещестиа н т. и.
2. Предельно допустимая интенсивность сигнала (обычно близка
болевому порогу) измеряется в тех же единицах.
3. Диапазон чув.-тпителыюсп! к питевенвиосш включает все
нс ре.ходныс значения раз;1.ражип.'.тя от абсолютного порога чувствнтель-
оегн до болевою порога.
4, Дифференциальная (различительная) чувствительность к пз-
.-спешно нигелсшшш. гн сигнала (дифференциальный или различитель-
ный порог по интенсивности) — это минимальное изменение нитепенв-
locTii t\.l сигнала, ощущаемое человеком. Различают абсолютные диф-
ференциальные пороги, характеризуемые значением ДФ, п отиоептель-
А./' ,
лые, выражаемые в процентах: —j— ICO %, где J—исходная ннтен-
цшиость.
5. Границы (диапазон) спектральной чувствительности (абсолют-
ные пороги ощущений по частоте, длине волны) определяются для ана-
лизаторов, чувствительных к изменению частотных характеристик
сигнала (зрительного, слухового, вибрационного), отдельно нижний
и верхний пороги.
6. Дифференциальная (различительная) чувствительность к из-
менению частоты сигнала (дифференциальный, различительный порог
по частоте) измеряется аналогично дифференциальному порогу по ин-
тенсивности либо в абсолютных единицах Д/, либо в относительных
-у-100%.
7. Число различаемых градаций сигнала используется вместо
абсолютных и дифференциальных порогов по частоте, если не сущест-
вует шкалы для измерения градаций (вкусовой, обонятельный анализа-
тор).
8. Пространственные характеристики чувствительности специ-
фичны для каждого анализатора.
9. Минимальная длительность сигнала необходима для возникнове-
ния ощущения.
Специфической особенностью рецепторов человека является боль-
шой диапазон значений интенсивности сигналов, в пределах ко-
торого возможно эффективное функционирование анализаторов,
вместе с весьма высокой дифференциальной чувствительностью к пн-
тепсивости. Такое сочетание оказывается возможным благодаря си-
стеме адаптации и сенсибилизации анализаторов (понижение и
повышение их чувствительности в зависимости от средней интенсив-
ности сигналов, воздействующих в течение некоторого времени).
Процессы адаптации и сенсибилизации достаточно инертны и
характеризуются адаптационными кривыми, которые также являются
важной характеристикой анализаторов.
Чувствительность анализаторов как к интенсивности, так и к другим
параметрам сигналов определяется не только положением точки на
адаптационной кривой, но и зависит от множества других параметров:
комплекса окружающих условий, взаимодействия анализаторов, ме-
51
тодики измерении, индивидуальных особенностей обследуемого, его
состояния и т. и. Более того, чувствительность анализаторов (напри-
мер, тактильного) иногда испытывают спонтанные колебания.
Поэтому измеренные разными наблюдателями характеристики
анализаторов, приводимые в настоящей главе, являются средне-
статистическими величинами, обладающими значительной дис-
персией.
Условия деятельности человека в СЧМ связаны с явным преоб-
ладанием зрительной информации (до 90 % общего объема), па втором
месте стоит использование звуковых сигналов и речи, и очень незна-
чительный объем приходится на долю всех остальных анализаторов.
Поэтому в настоящей главе наибольшее внимание уделяется зритель-
ному и слуховому анализаторам.
3. ЗРИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗАТОР
Назначение зрительного анализатора — это прием и анализ инфор-
мации в световом диапазоне (400—760 нм). Строение глаза показано
па рис. 9. Свет, проходя через отверстие в радужной оболочке 1, на-
зываемое зрачком 2 и имеющее диаметр 2—8 мм, преломляется рого-
вицей 3 и хрусталиком 4. В результате на сетчатке 5, выстилающей
внутреннюю поверхность глазного яблока, образуется четкое изобра-
жение внешних объектов. В сетчатке с помощью фоторецепторов (па-
лочек и колбочек) изображение преобразуется в биоэлектрические сиг-
налы.
Палочки являются аппаратом ахроматического зрения, колбо-
чки — хроматического. Палочки имеют диаметр около 2 мкм и длину
около 60 мкм, их общее количество 120—125 млп. Диаметр колбочек
6—7 мкм, длина 35 мкм и общее их количество 3—6 млп. Распределение
фоторецепторов по площади сетчатки показано на рис. 10. В месте вы-
хода из глаза зрительного нерва 6 (см. рис. 9), называемого слепым
пятном, фоторецепторы отсутствуют и ощущения света не возникает.
Размеры слепого пятна 5,5° по горизонтали и 7,5° по вертикали. Рас-
положено оно между 12 и 18° височной половины поля зрения с центром
на 15°, при этом 2/3 пятна располагаются ниже горизонтальной линии,
а — выше нее.
Сложное строение сетчатки,
содержащей несколько слоев спе-
циализированных клеток различ-
ного назначения, обеспечивает
предварительную обработку инфор-
мации. Для дальнейшей обработки
выходные сигналы по зрительному
нерву, содержащему (8ч-10) 105-
волокон, передаются в зрительный
корковый центр.
Зрительная система человека
имеет механизмы, обеспечивающие
ее настройку в соответствии с вне-
шними условиями; направление
глаз на воспринимаемый объект
осуществляется с помощью глазо-
двигательных мышц, резкое изо-
бражение на сетчатке разноуда-
Pi!c. 9. Строение глаза лепных объектов получается бла-
52
годаря изменениям кривизны хрусталика, количество сг.сш. попада-
ющего в глаз, регулируется диаметром зрачка, при .•иачптсльныч
изменениях яркости воспринимаемых обтек гов изменяется чувстви-
тельность фоторецепторов (процесс адаптации).
Порог световой чувствительности характеризуется минимальной
интенсивностью светового воздействия, вызывающей ощущение света.
В качестве меры интенсивности принимается яркощь воспринимаемого
объекта в канделах на квадратный метр (кд и2). В процессе измерений
порога чувствительности яркость либо непосредственно измеряют ярко-
Мером, либо находят расчетным путем (в случае восприятия объекюв,
светящихся отраженным светом) по формуле
»-'4- ц
где р—коэффициент отражения поверхности; Е — освещенность, лк
(см. гл. 3, и. 10).
Порог световой чувствительности изменяется в очень широких
пределах в процессе адаптации зрительного анализатора к внешнему
световому воздействию. Кривые зависимости чувствительности от
длительности и характера адаптации (кривые адаптации) позволяют
сравнивать чувствительность при разной длительности адаптации и
делать приближенный количественный расчет, если известны началь-
ное (рис. 11, а) или конечное (рис. 11, б) значения чувствительности.
Абсолютный порог световой чувствительности зрительного ана-
лизатора характеризует наиболее высокую чувствительность, достига-
емую в ходе темновой адаптации в течение нескольких часов (до 3—4 ч).
При одном и том же световом потоке Ф пороговая яркость зависит
от площади объекта S [33]:
Площадь объекта, мм- 4 25 100 400 000 3600 14 400
Порог чувствительности,
ХЮ'7 лк . , , . . . 2829 662 211 102 45 26 5
Для поверхности с угловыми размерами до 30' эта зависимость
определяется законом Рикко:
BS — const; (2)
53
Рис. 11. Графики изменения чувствительности:
а — при темновой адаптации; б ~ при световой адаптации
при углах до 7° — законом Пипера:
В КS’ = const. (3)
Общая формула, объединяющая оба эти закона:
BSa = const, (4)
где а изменяется от 0 до 1 в зависимости от выбранных диапазонов
яркости, площади, а также от функционального состояния зрительного
анализатора. Указанные формулы позволяют делать пересчет порогов
в яркостных единицах при изменении размеров объектов (сигналов),
если известны пороги при нескольких значениях площади. Однако
поскольку работать с переменным порогом неудобно, абсолютный по-
рог световой чувствительности можно выразить через величину свето-
вого потока Ф, попадающего в глаз через зрачок и вызывающего ощу-
щение света:
Ф = j 1 clQ, (5)
о
где 1 — сила света (кд); Q — угол, в пределах которого распространя-
ется считываемый световой поток (ср).
При равномерном излучении по всем направлениям выражение (5)
упрощается:
Ф = BSQ. (6)
Последнее выражение используется для перехода от выражения
порога световой чувствительности в яркостных единицах (кд/м2)
к выражению в единицах светого потока (лм).
При расчете принимается Q = 16л 10“° - - , где 7? — расстояние
1\~
от глаза до объекта, м.
В силу большого разброса имеющихся данных при практических
расчетах в процессе проектирования СЧМ для повышения надежности
целесообразно исходить из максимального значения порога, равного
16,7-10~13 лм (5,2-10-6 кд/м2). Однако при разработке специальных
54
vcrpoiiciB, требующих повышенной чувствительности глава к свету,
.-.leaver учитывать наличие резерва чувствительности в пределах 1—
J порядков: минимальный порог 9-10 *> лм (31О'ь кд/м2).
Наиболее низкая световая чувствительность, достигаемая в про-
тессе световой адш/ташш, соответствует предельно допустимой ярко-
: in. источник/!, вызывающей эффект остсиления, т. с. нарушающей
.‘Уикцкочнрование зрительного анализатора. Абсолютно слепящая
•'ркость — 225 099 кд/м2. Эффект осле иле и пн может наступать н при
меньших яркостях /й'„-о сели яркость объекта /шачителыю превышает
рко'-ть Д,л, к которой a.-i.-.ii "прэван глаз.
Приближенная расчетная формул/;
а\я = 8гХдТоз. '' (7)
Полный диапазон световой чувствительности3. Ю-8—2,25- 10я кд/м®.
Дифференциальный порог световой чувствительности (иногда
газывают порогом контрастной чувствительности) — минимальное вос-
1,риннмаемое различие между двумя яркостями, разделенными в про-
странстве или во времени. Так как абсолютный порог А5 = | Лф — -Soo I’
где Вф — яркость фона; 13,,$ — яркость объекта, зависит от ярко-
, ;ей Вф н Вор, для практических целей используется только отпоепте-
телыплй порог (порог контрастной чувствительности)
При прямом контрасте (темный объект на светлом фоне) расчетная
формула имеет вид
/<np = fc_^100%. (8)
При обратном контрасте (светлый объект на темном фоне)
КобР = ^р£*100%. (9)
£>об
Дифференциальный порог зависит от угловых размеров объекта,
яркости поля адаптации (фона), четкости границ между объектом и
фоном (при одновременном восприятии). Значения дифференциальных
порогов при четкой границе между сравниваемыми яркостями и од-
новременном восприятии приводятся в табл. 11 [33].
Таблица 11
Дифференциальные пороги зрения по яркости
Коитрастная чувствительность, о/ /о
Яркость, кд/м2 при угловых размерах
40' 1° 1 4°
1 12 10 4
5 8 5 2,5
30 6,2 4 2,1
400 4.9 3 1,5
55
При ср.пшсп:i:; яркостей двух полей на общем фоне дифференци-
альный порог минимален, если яркость одного из сравниваемых полей
прнблнжщгея к яркости фона. Так при яркости фона 17,2 кд/м2 на-
блюдается следующее соотношение между яркостью тестирующего поля
и дифференциальным порогом [11, с. 69]:
Яркость поля, кд/м2 432 127 35 17 9 2 0,5
Д иффе р с в ц и а л ь и ы й по-
рог, % ............... 0,42 0,35 0,32 0,27 0,47 0,74 2,71
Воздействия посторонних источников света, попадающих в поле
зрения, вызывают повышение порога, что эквивалентно снижению
контраста. Это действие убывает пропорционально квадрату угла
между направлениями на объект п на посторонний источник света.
Рассмотренные выше абсолютный и дифференциальный пороги
световой чувствительности характеризуют работу палочкового зрения,
обеспечивающего восприятие ахроматического света.
Однако чувствительность зрительного анализатора к световым лу-
чам с разной длиной волны (разной цветности) неодинакова. В усло-
виях обычного дневного освещения (В = 9,56 кд/м2) она достигает
максимума при длине волны 554 им (в зеленой области Спектра) и убы-
вает в обе стороны от этого значения.
Световой поток Ф (т. е. мощность светового излучения, оценивае-
мая глазом), отнесенный к соответствующей истинной, полной мощ-
/ Ф \
пости Фэ, называется видностью V ( V — —=— I . Впдиость измеряется
в лм/Вт.
Максимальная впдиость Утах (при длине волны 554 нм) составляет
683 лм/Вт. Относительная видность (относительная световая эффектив-
ность) характеризует чувствительность глаза к различным участкам
светового спектра. Ее определяют по отношению видности света с дан-
ной длиной волны к максимальной. Стандартизованная кривая отно-
сительной видности приводится па рис. 12. При снижении яркости
56
Рис. 13. Кривые темновой адаптации:
'ГК — адаптация к темно-красному цвету; КО — к красио-орапжсвому; Ж —
к желтому; 3 — к зеленому; Б — к белому; Ф — к фиолетовому
адаптации (сумеречное освещение) кривая смещается в сторону коротко-
волновой части спектра (эффект Пуркинье).
Изменение чувствительности в разных частях спектра в ходе тем-
новой адптацни показано на рис. 13. Кривые не позволяют выполнить
количественный расчет, но дают возможность сравнить ход адаптации
к освещению разной цветности.
Частотные границы цветовой чувствительности составляют 396—
760 нм, при особо благоприятных условиях в частных случаях 302—
950 нм.
Приведем соотношение субъективной оценки цвета с длиной волны:
фиолетовый — 390—420 нм; синий — 450—480 нм; голубой —
480—510 нм; зеленый — 510—550 нм; желтый — 575—585 нм; оран-
жевый — 585—620 нм; красный — 620—800 нм.
Зависимость восприятия цвета от яркости определяется эффектом
Бетцольда—Брюкке: по мере увеличения яркости воспринимаемый
оттенок сдвигается в сторону желтого или голубого.
Ахроматический интервал — разница в пороговых яркостях, при
которых воспринимается объект вообще и опознается его цвет. Отно-
сительный ахроматический интервал для красного цвета 1,45, для сине-
зеленого 100, максимальный — для желтого (точному определению не
поддается). На крайней периферии поля зрения имеется ахроматиче-
ская зона, которая при изменении величины объектов и их яркости
для каждого цвета варьируется индивидуально. В этой зоне объект
замечается, но цвет его неразличим (ахроматический интервал бес-
конечно велик), ближе к центру поля зрения эта зона постепенно пере-
ходит в зону неотчетливого различения цвета, а затем в зону четкого
опознания.
Цветовой контраст характеризуется чувствительностью к изме-
нению длины волны, которая максимальна в следующих областях
спектра:
зеленовато-голубом — 494 нм; оранжево-желтом — 585 им; оран-
жево-красном — 637 нм; синевато-фиолетовом — 443 нм.
Минимально различимая разность длин волн (оттенков) зависит
ст яркости и угловых размеров объектов. При больших размерах рядом
57
расположенных объектов глаз способен различать до 1 О’ световых от-
тенков. Различение ухудшаеген е ужшьшешшм размеров, и при раз-
мерах объектов < 10' хроматичность излучечья перщтаеi замечаться
глазом. При средних размерах обыкгоь н яркостях >!0 к.Т м- общее
число различаемых оттенков сосгапляет несколько сок Увеличение и
уменьшение яркости сииж.-к-т чтьс гви гелшнкть к и вс । , и: ым тогам.
Приведем наиболее конгр'ч г.;>у'ьл iсю сюь.ошепп:; сшвал — фон
(в порядке убывания i'.bojob.c'ix. контраст):
cuiaif: «а б--.-о.1, черш ni ;„i де.-. ;ом .'шоборот), зелен;.’!', ш- болом,
черный па остом, еолса-hi к) красном, красный на желто,-,!, ну.:..кый
на белом, оранжевый и:' черном, нс:>-::>ш на ну; курном, оранж-.-вып
па белом, красный на зелеисм.
Острота звенья (nop-ii ращс; цч-щ:. характеризующий разрешаю-
щую способное:!.,) — мн г яма. ;ыплй угол, при котором две равиоуда.теи-
ные точки видны как раздельные; зависит ег освещенноегц п контраст-
ности объекта, его полот-ксниа а поле зрения., формы. Минимальны:
порог разрешения составлтсе несколько десятых угловой минуты.
Зависимость остропт зрения от яркости В и контраста К объекта пред-
ставлена на рис. 14 [33]. При различении черных объектов на белом,
фоне наиболее значительное увеличение остроты зрения наблюдается
при увслнчс-нпи освещенности от 0,0004 до 700 лк. Дальнейшее увели-
чение освещенности до 10" лк мало влияет на изменение остроты зре-
ния [11]:
Освещен- 0,01 0,055 0,1 1 0,22 1,1 4,4 11 22 55 ПО 220
ность, лк
Острота 7'9" 4'49" 3'45" 2'4" И' 13" 52" 45" 37" 31" 30" 28,5"
зрения,
угл, ед.
При оптимальной освещенности (100—700 лк) порог разрешения
равен 1—0,5', что соответствует остроте зрения в 1—2 усл. ед. При
различении белых объектов па черном фоне максимум остроты зрения
несколько меньше и соответствует освещенности 5—10 лк (рис. 15).
Зависимость остроты зрения от пространственного положения объекта
приводится в табл. 12.
Особые проявления пространственно-различительной способно-
сти: черные линии на белом фоне могут различаться при их толщине
до 0,7—1"; одиночный светлый объект на темном фойе воспринимается
при исчезающе малых угловых размерах (например, звезды). Острота
зрения зависит от длительности экспозиции объекта.
В экспериментах с различением черных колец Ландольта на белом
фоне яркостью 1 кд/м2 получены следующие данные:
Длительность экспо-
зиции, мс............... 20 30 40 50 60 80
Острота зрения, усл.
ед.................... 0,60 0,63 0,66 0,70 0,74 0,81
100 200
0,87 0,92
400 800
0,98 1,00
Острота зрения в общем виде
V = ct^,
где с — константа; t — длительность предъявления сигнала; f (/) —
функция, для которой lim / (/) = 0.
i->0,lc
58
?ис. 14. График зависимо-
cin остроты зрения от ярко-
сти и контраста при различе-
нии темных объектов на
светлом фоне
Рис. 15. График зависимо-
сти остроты зрения от осве-
щенности
Абсолютная длительность светового сигнала t, достаточная для
восприятия (но не опознания), зависит от интенсивности сигнала
Et = const при 0,0017 < / 0,1 с (закон Бунзена—Роско);
kEt = Ех (0 4- 1) при 0,001 с t 3 с (закон Блонделя),
где Е^ — пороговая освещенность при неограниченном времени на-
блюдения, лк; 9 — постоянная времени, равная 0,21 едля центрального
Таблица 12
Измерение остроты зрения при удалении изображения
от центра сетчатки по горизонтальному меридиану
Расстояние от центра сетиатки, град Острота уел. зрения, ед. Расстояйле от центра сетчатки, град Острота зрения, усл. ед.
носовая часть поля зрения височная часть поля зрения носовая часть поля зрейия височная пол я зрения
0 1,0 1,0 20 0,11 0,11
2,5 0,47 0,48 30 0,00 0,08
0 0,34 0,30 40 0,04 0,05
10 0,21 0,20 50 0,03 0,03
15 0,15 Слепое
пятно
59
Рис. 16. График динамики
изменения ощущения ярко-
сти во Бремя действия раз-
дражителя
зрения и 0,32 с дня периферическ.и и зрения; — коэффициент, зави-
сящий ОТ урОВНЯ ВОСПРИЯТИЯ, раВНЫЙ В НОрОГЩТЩ УСЛОВИЯХ .•.Т.П1ИЦС'.
t — длительность, с.
Субъективное ощущение яркости зависит от длительности дейст-
вия раздражителя tPea (рис. 16) [33]. При длительности более 0,5 с
субъективное ощущение яркости понижается вследствие развития
адаптационных явлений. Латентный (скрытый) период зрительного
ощущения (время от начала предъявления сигнала FPB3 до появления
ощущения) зависит от интенсивности раздражителя. Время сохранения
зрительного ощущения (инерция зрения) составляет для центрального
зрения 0,1—0,2 с; для периферического 0,1—0,32 с.
Инерция зрения зависит от яркости фона [115]. При различении
светлых объектов на темном фойе эта зависимость характеризуется
следующими данными:
Яркость, 3,2. 10-» 3,2. 10*1 3,2-10-» 3,2-10-» 3,2.10-* 3,2 3.2
кд/м2
Время 0,200 0,107 0,180 0,150 0,115 0,082 0.031
инерции
зрения, с
Восприятие мелькающего света имеет специфические особенности.
Серия световых импульсов воспринимается как непрерывный сигнал,
если интервалы между импульсами соизмеримы с временем инерции
зрения. Пороговая частота называется критической частотой слия-
ния мельканий (К.ЧСМ).
КЧСМ изменяется от 14 до 70 Гц в зависимости от скважности
импульсов, их формы, яркости, угловых размеров объекта, места про-
екции на сетчатку, уровня адаптации, функционального состояния
зрительного анализатора.
КЧСМ увеличивается:
а) при возрастании яркости сигнала ио закону /КР = л log В -|-
4- Ь, где а п b = const, зависящие от цвета; например, при изменении
яркости от 1 до 120 кд/м2 /НР КСЧМ меняется с 14 до 35 Гц;
60
б) при возрастании угловых размеров объекта; например, от
5' до 4'45' увеличивается с 14 до 44 Гц (В — НО кд/м2);
в) при сокращении световой фазы относительно темновой;
г) в центральной ямке по отношению к периферии в условиях днев-
ного освещения и наоборот—при сумеречном или длинноволновом
освещении (темновая адаптация);
д) при повышении уровня функционирования зрительного ана-
лизатора.
Субъективное ощущение яркости прерывистого света, восприни-
маемого как непрерывный, равно тому, какое имелось бы, если бы
интенсивность прерывистого света была равномерно распределена на
весь период смены раздражения и темноты, т. е. определяется общей
световой энергией, попадающей в глаз:
О _ /ОД
h + <2
(закон Тальбо).
При частотах ниже
скважности 0,5 зависит
К.ЧСМ субъективное ощущение
от частоты мельканий:
яркости при
f, Гц................... 0 I 2 4 8 16 32 64
В, кд/м2................ 48 48 54 64 96 54 28 23
Последовательные зрительные образы возникают непосредственно
после прекращения раздражения сетчатки и представляют собой слож-
ный комплекс представлений.После короткой яркой вспышки,например,
образ наблюдаемого объекта возникает из темноты несколько раз в
быстрой последовательности. После серии таких пульсаций наступает
период темноты длительностью 0,2 с, за которым следует светлая фаза,
прерываемая темным промежутком, и вновь возникает продолжитель-
ная стадия последовательного образа, который постепенно затухает.
На длительность течения последовательных образов оказывает влияние
длительность предшествующего раздражения и площадь засвета сет-
чатки. Для светоадаптированиого глаза при небольших яркостях по-
сле прекращения действий сигнала через 0,5—1,5 с появляется отри-
цательный последовательный образ сигнала, яркие поверхности ко-
торого кажутся темными, а темные— светлыми. При цветовом сигнале
образ кажется окрашенным в дополнительный цвет (цвет, который при
смешении с основным дает белый цвет). Этот образ сохраняется 1—2 с,
затем исчезает на 1—2 с и вновь появляется на более длительное время.
Время второго последовательного образа зависит от яркости сигнала,
яркости фона и длительности действия сигнала. Возникший последо-
вательный образ постепенно исчезает, контуры его становятся все
более размытыми. Иногда могут появиться три или четыре последо-
вательных образа уменьшающейся интенсивности. При подаче двух
раздражителей последовательно с небольшим интервалом времени
последовательные образы первого стимула могут исказить ощущение,
получаемое от второго.
Восприятие движения характеризуется следующими особенностями.
Нижний абсолютный порог восприятия скорости составляет:
при наличии в поле зрения неподвижного ориентира 1—2 утл. мин/с;
без ориентира 15—30 угл. мин/с.
Равномерное движение с малыми скоростями (до 10 угл. мин/с)
при отсутствии в поле неподвижных ориентиров может восприниматься
как прерывистое. При восприятии движущихся объектов оценивают
Динамическую остроту зрения, зависящую от угловой скорости объекта
(табл. 13),
61
Бинокулярная динамическая острота зрения
Cc'ipo'!-! • реПгД, уел. ед., пре
У Г.'ЮГ,ЛЯ •порость, длите. ЫЮС 1 г чпепознпип
Таблица 1 3
ГрЛД'С 1 С 1,о с | а. .1 с 0,25 с 0,1 с
0 1,0
20 1,0 1,0 0,9 0.8 0,4
4 0 0,9 0,9 0,8 0,5 0,2
ЙО 0,8 0.7 6,7 0,3 0,05
80 0,65 0,6 0,5 0.2 <0,05
I 00 — 0,5 0,4 0,1 <0,05
1 20 — 0,4 0,3 0,05 ——
1 !0 — — 0,2 <0.05
160 — — 0,1 <0,05
При оценке движения двух однородных объектов, одип из которых
меньше по угловым размерам, скорость меньшего завышается больше,
чем для более крупного (близкого) объекта (закономерность Брауне).
Порог восприятия ускорения независимо отего знака зависит от
начальной скорости и наличия неподвижного ориентира в поле зрения.
В частном случае при наличии ориентира для порогов ясного раз-
личения ускорения получены следующие значения:
Исходная угловая ско-
рость, угл, мин/с . ... 7 14 21 28 35 42 49 56 63 70
Порог различения уско-
рения, угл, мин/с“ .... 60 45 40 37 35 33 32 30 30 30
Поле зрения для каждого глаза в отдельности при ахроматическом
освещении: сверху 50°; внизу 70°; в направлении к другому глазу
60°; в противоположном направлении 90°. Общее поле зрения при би-
нокулярном восприятии по горизонтали 180°. Границы бинокулярного
восприятия показаны на рис. 17. Для хроматического зрения положе-
Рис. 17. Бинокулярное
поле зрения
62
пне границ поля зависит от цвета и от угловых размеров объекта. Гра-
ницы поля зрения сужаются: а) при уменьшении размеров объекта;
б) при умсшипеипи яркости; в) при утомлении и воздействии неблаго-
приятных внешних факторов.
Точное восприятие зршельпых сигналов возможно только в цеи-
тралыюй части поля зрения (фовеальная зона размером 3е от оси во
все стороны).
Опознание взаимного расположения, форм объектов возможно
в границах: вверх 25", вниз 35', вправо п влево по 32° от осп зрения
[33]. Порог восприятия абсолютной удаленности составляет 12°6 при
дистанции I < 30 м; относительной удаленности 12—14 мм при дистан-
ции 5—6 м.
4. СЛУХОВОЙ АНАЛИЗАТОР
Назначение слухового анализатора — прием и анализ сигналов,
передаваемых колебаниями упругой среды в диапазоне 16—20 000 Гц
(звуковой диапазон). Строение уха человека изображено па рис. 18.
Колебания внешней среды (воздуха) через слуховой проход 1,
выполняющий роль резонатора и предохраняющий внутренние части
уха, воздействует на барабанную перепонку 2, которая через соединен-
ные между собой косточки: молоточек 3, наковальню 4 и стремечко 5
передает колебания внутреннему уху. В процессе передачи начальное
давление возрастает примерно в 90 раз. За овальным окном 6 колебания
распространяются в жидкости, заполняющей улитку 8, вызывают коле-
бания основной мембраны, разделяющей улитку на две части, и в ор-
гане Корти преобразуются в электрические сигналы, передаваемые по
слуховому нерву 10 в мозг.
В среднем ухе имеются мышцы, предохраняющие ухо от повре-
ждений при слишком сильных звуках путем компенсации повышенного
Рис. 18. Строение уха:
1 — слуховой проход; 2 — барабанная перепонка; 3 -= молоточек; -1 — на»
ковальия; д — стремечко; 6 — опальное окно; 7 — полукружные каналы;
8 — улитка; 9 — круглое окно; J0 — слуховой нерв
63
вт]/*1- па дБ
Рис, 19. Соотношение акустических единиц
да2-
ю -
ю°-
ю1-
-МО'
10 г-
-130
-110
7 -
-110
Рис. 20. Стандартные пороги слышимости, измеренные
в сзсбо звуковом ноле при бпнаури.чьпом восприятии
разными авторами
1O'IZ~
Z1Q5-~ о
внешнего давления за сч^т вспдейсиш;, i-i моло-
точек, наковал’, ню, стремечю; н Он ь-ю a 1,; у? >
перепонку.
Воздействие звуковых си г: и: л он ъа зв, ковен
анализатор. определяется уровнем звукового да-
вления (Па), Интенсивность (силе) звука (Вт.м2)
определяется плогноегыо потока звуковой анергии
(плотностью мощности).
Для характеристики величин, определяющих
восприятие звука, существенными являются не
столько абсолютные значения интенсивности звука
и звукового давления, сколько их отношение к пороговым значе-
ниям (J(1 = 10“12 Вт/м2 или Ро = 2ДО~5 Па). В качестве таких
относительных единиц измерения используют децибелы (дБ):
£ = 101g_L = 20 1e-^,
J() 1 (J
(10)
где J и Р — соответственно интенсивность и уровень звукового дав-
ления; Jo и Ро — их пороговые значения.
Переход от одних единиц к другим возможен с помощью шкалы
(рис. 19). Интенсивность звука умсныиасчся обратно пропорционально
квадрг>ту расстояния; при удвоешш расстояния снижается па б лБ.
Абсолютный порог слышимости звука принят равным 2-10-5Па
(10-12 Вт/м2) и соответствует уровню 0 дБ (см. рис. 19). Минимальная
воспринимаемая амплитуда колебаний среды сосавляет 10~9 см.
Поскольку чувствительность слухового анализатора к сигналам
разных частот неодинакова, более точное определение пороговых зна-
чений производится по графикам (рис. 20). I i67 |. Среднестатистические
значения порогов в некоторой мере зависят от способа измерений
(рис. 21), конкретных условий и контингента испытуемых (рис. 22.).
На рис. 22 горизонтальной штриховкой обозначена область отклонения
индивидуальных порогов слышимоегн от средней аудиограммы, вклю-
G4
Рис. 21. Пороги слышимости, измеренные тремя различными способами:
J — моноуугчьное слушание (давление создастся телефоном и измеряется
•, барабанной перепонки): 2 — бинауральное слушание (давление создается
кожссгвом источников, беспорядочно расположенных и горизонт а льнов
плоскости вокруг головы и измеряется в момент, когда голов:1, слушателя не
находится в звуковом поле); 2 — бинауральное слушание (давление создается
одним источником, расположенным перед слушателем на небольшом расстоя-
нии, н измеряется в момент, когда голова слушателя не находится в звуковом
иоле)
чающей 50 % испытуемых, вертикальной штриховкой — 75 % испыту-
емых. Сплошные вертикальные липни показывают диапазоны средних
отклонений всего контингента испытуемых. Поэтому при решении
конкретных задач, связанных со слуховой чувствительностью, лучше
всего измерять реальный среднестатистический порог слышимости
у лиц, отобранных из используемого контингента, в условиях, макси-
мально приближенных к реальным.
С возрастом людей пороги чувствительности, особенно на высоких
частотах, возрастают (рнс. 23). Выше порогового уровня интенсивности
лежит область слухового восприятия звуковых сигналов (рис. 24).
При уровне 120 дБ звук становится дискомфортным, при 130 дБ вызы-
Рмс. 22. Пределы
отклонений индиви-
мольных порогов
- 1!.ч,|имости от сред-
• х н яудиог раммы
и др.
С5
L. Ф
вает неприятное ощущение. Верхней границей слухового поля является
порог болевого ощущения, мало зависящий от частоты и близкий к
140 дБ.
Гро.икость — субъективное впечатление от воздействия звуковых
колебаний на орган слуха, зависящее прежде всего от интенсивности
звука (или звукового давления). Вторым фактором, определяющим
субъективное ощущение громкости, является частота. Эксперимен-
тально удается подобрать звуки разных частот и интенсивностей, оцени-
ваемые субъективно как равные по громкости, т. е. построить кривые
равной громкости (рис. 25). За единицу уровня громкости принят фон.
Уровень громкости в фонах какого-либо звука определяется путем
субъективного сравнения громкости данного звука с громкостью стаи-
f, ГЦ
Рис. 24. Область слухового восприятия человека:
1 *— порог слышимости; 2 — порог болевого ощущения; 3 — область восприя-
тия речи
G6
Рис. 25. Кривые равных громкостей
дартного тона (/ = 1000 Гц), для которого уровень интенсивности в де-
цибеллах условно принят за уровень громкости в фонах.
Различие между уровнем громкости (фон) и уровнем интенсивности
звука (дБ) тем больше, чем ниже его частота (начиная с 500 Гц) и сла-
бее звук. По мере повышения интенсивности звука кривые равной гром-
кости выравниваются, приближаясь к горизонтальным. Поэтому при
уровнях громкости 80 фон и выше громкость звука определяется глав-
ным образом его интенсивностью и мало зависит от частотной характе-
ристики.
Шкала уровней громкости в фонах является шкалой сравнения
с эталонами. По ней можно определять условия, при которых звуки
разных частот будут слышны как равиогромкие, однако нельзя коли-
чественно сравнивать разные громкости. Для этой цели используют
натуральную (субъективную) шкалу громкости в сонах. 1 сон — это
1ромкость звука, равная громкости тона 1000Гц при уровне интенсивно-
сти 40 дБ над порогом (примерно соответствует громкости шепота па
расстоянии 0,3 м). Отношение громкостей двух звуков в сонах показы-
вает, во сколько раз один из них субъективно воспринимается громче
Другого.
Зависимость громкости в сонах от уровня громкости в фонах имеет
нелинейный характер (рис. 26). Участок кривой для уровней громкости
выше 40 фон близок к линейному. В этом случае увеличение уровня
на 10 фон независимо от исходного уровня дает ощущение удвоения
громкости. Кривая приближенно аппроксимируется формулой Сти-
венса:
lg 3 = 0,03 Р — 1,2, (11)
где 3 — громкость, сон; Р— уровень громкости, ([он.
3* 67
Рис, 26. Натуральная шка-
ла громкости
Рис. 28, Кривые равной неприятности звуков
Рис. 27. График зависимости громкости от интенсивности и частоты' звука
Связь объективных характеристик звука с субъективной оценкой
его громкости показана на рис. 27 [34]. Для приближенной ориенти-
ровки в оценке громкости звуков можно использовать табл. 14 [187].
Субъективная оценка громкости зависит от времени действия звука
на рецептор.
С характеристикой громкости тесно связана характеристика
раздражающего действия звуков. Ощущение неприятности звуков
возрастает с увеличением их громкости и частоты (рис. 28).
68
Громкость звука некоторых источников
Т а б л п ц а 14
Источник звук<> X ревень гром - кости, фон Гром - кость, сон .Характеристика громкости звука
Ход карманных часов на рас- стоянии 1 м Шепот на расстоянии 1 м 20 30 0,1 0.4 Тишина
Шепот па расстоянии 0,3 м Разговор вполголоса на рас- С1ОЯ11Ш1 1 м 4 0 50 1 2 Слабый звук
Разговор средним по громко- сти голосом па расстоянии 1 м Машинописное бюро Громкая речь на расстоянии 1 м 60 — 65 70 — 75 80 4-6 8—12 18 Умеренный звук
Громкий крик на расстоянии ; м 90 40 Громкий звук
Шум в кабине самолета 100 90 Очень громкий звук
Шум мпогооборотпого дизеля на расстоянии 1 м Шум вблизи работающего авиамотора 110—115 120—130 200 — 320 500—1200 Оглушительно громкий звук
Дифференциальная чувствительность к изменению громкости
зависит от интенсивности и частоты звуков: Да:J = 1\, где Л) —
константа Вебера.
При уровнях громкости 40—100 фон и частотах 500—3000 Гц
Л' ~ 0,044-0,05.
В крайних зонах области слухового восприятия дифференциаль-
ная чувствительность ухудшается. В частности, при J = 20 дБ ощу-
щаемое &J = 24-0 дБ, т. е. Л’ = 0,14-0,3.
Наибольшая дифференциальная чувствительность наблюдается в ди-
апазоне частот 500—10 000 Гц. В частности, при/ — 1000 Гп в диапа-
зоне от порога слышимости до болевого ощущения воспринимается
270—300 градаций громкости. Индивидуальные значения К ири про-
чих равных условиях (/ = 800 Гц, J — 70 дБ) варьируются от 0,02
.то 0.065.
Восприятие высоты звуковых сигналов в основном обусловлено
: х частотными характеристиками. Однако ощущение в некоторой сте-
пени зависит также от силы звукового раздражителя и состава слож-
1 ио звука. Для тональных сигналов зависимость ощущений высоты
пука '! от его частоты приведена на рис. 29 113 |. .Чтя измерения още-
тк'пич высоты звука введена специальная единица — мел. Принято,
но ubicoia тона частоты 1000 Г: при \ровне 40 дБ над ворогом с.ты-
0'9
шимости равна 1000 мел. Изменение числа мел на какую-либо величину
означает пропорциональное изменение ощущения высоты тона.
Частота, Гц
20
60
100
200
400
500
860
1000
Высота звука* мел
0
100
200
300
500
600
900
1000
Частота, Гц
Высота звука, мел
1 330 1200
1 900 1500
2 550 1800
3 450 2100
4 600 24 00
6 200 27U0
9 000 3000
16 000 3300
С увеличением уровня громкости ощущение высоты топа низких
частот несколько понижается, высоких — возрастает. В среднем диа-
пазоне частот (1000—2000 Гц) ощущение высоты практически не зависит
от громкости.
Дифференциальная чувствительность к изменению высоты тонов
определяется константой Вебера k ” А/7/. В диапазоне частот 500—
Рис. 80. График зависимости
константы Вебера от частоты
звука
5000 Гц при средних уровнях ин-
тенсивности величина k = 0,002-ь
4-0,003 (рис. 30). Дифференциаль-
ная чувствительность возрастает
с ростом интенсивности звука. Чис-
ло едва заметных градаций но вы-
соте для уровня 20дБ равно 520, для
уровня 40 дБ — 1270, для 80 дБ—
2180. Наблюдаются значительные
индивидуальные различия в значе-
ниях порогов дифференциальной
чувствительности. В частности,
при f = 800 Гц и J = 70 дБ k
варьируется от 0,002 до 0,013.
Временной порог обнаружения
звуковых сигналов t тесно егязан
№
70
с абсолютным порогом слышимости L. При (5-4-20) < /<(1004-200) мс
пенс । вуег закономерность (J — ./(1) t = const, где Ju — подпороговая
интенсивность, максимально близкая к порогу, но не вызывающая слу-
хового ощущения ни при каких условиях. При Z < 10 мс порог слы-
шимости круто повышается в сторону малых длительностей. В средней
области частот порог слышимости при t= 0,5 мс на 20—22 дБ выше
порога при t= 220 мс. Аналогично при переходе от tr = 1 мс к /, =
-1с ворог слышимости снижается на 22—24 дБ. Временной порог
различения интервалов между звуками составляет 0,5—2 мс.
Восприятие перерывов белого шума зависит от частоты этих пере-
рывов:
f < 40
40 < f < 250
Гц —• раздельные «толчки» шума;
Гц — единый звук, сходный с топом
соответствующей
ча-
250 <f < 1000
f > 1000
стоты;
Гц — шум, качественно отличный от непрерывного;
Гц — шум, неотличимый от непрерывного.
Пороговое время опознания прерывистых тональных звуковых
сигналов (интервал дискретности) /КР = 804-150 мс.
При t < /КР информация о сигнале обрабатывается слуховым ана-
лизатором не полностью: при t = 204-40 мс два следующих один за
другим коротких тональных сигнала воспринимаются как один неод-
нородный сигнал; при t= 404-80 мс те же сигналы воспринимаются
как два, в какой-то мере влияющие один на другой, но в то же время
имеющие бесспорные, хотя и неразличимые, индивидуальные харак-
теристики.
Минимальное время восприятия высоты тонов в средней области
частот при 2 = 80 дБ соответствует 10—12 периодам; грубое восприя-
тие («тон со щелчком») возможно при 6—8 периодах. При снижении
интенсивности до 40 дБ временной порог опознавания высоты увели-
чивается в 1,5—2,5 раза (для 1000 Гц с 10 до 22 мс, для 125 Гц с 24
до 40 мс). Для точного опознания высоты топа нужно не менее 90—
110 мс.
Пространственная локализация источника звука возможна бла-
юдаря восприятию звуков одновременно двумя ушами (бинауральный
слух).
Бинауральный слух от мопоуралыюго отличается более высокой
абсолютной чувствительностью; помехоустойчивостью; разрешающей
способностью при дифференцировании изменений высоты и громкости
тональных сигналов и большей возможностью различения простран-
ственного положения источника звука.
Пространственная локализация источников звука осуществляется
за счет:
а) разницы во времени прихода сигналов на правое и левое ухо.
Разность в 30—40 мс создает впечатление смешения источника на 2—
3" в сторону уха, в которое сигнал приходит раньше;
б) сдвига фазы сигналов, поступающих на разные уши. Бинау-
ральная фазовая чувствительность наиболее выражена для f= 200-ы
~~ 250 Гц, в сторону более высоких и более низких частот ухудшается,
при 2000—3000 Гц практически отсутствует. Разность фаз 180° coot-
г.шетвует смещению источника звука па 90°;
в) разницы интенсивности сигналов, приходящих к правому и ле-
вому уху. Разница менее 1 фон создает впечатление отклонения источ-
ника звука от средней плоскости па 2—3°. Увеличение разницы усили-
вает эффект.
71
В определении направления па источник звука при f < 1000 Гц
преобладающую роль играет запаздывание и (разовый сдвиг сигнала,
при /> 4000 Гц — разница в громкости, при 1000 </< 4000 Гц
работают оба механизма.
Оптимальным считается уровень в 70 фон.
С восприятием разности фаз связан эффект Гирша: при восприятии
сигнала на фойе помехи порог маскировки значительно уменьшается
(до 20 дБ), если сигнал пли помеха подаются на правое ц левое ухо
в противофазе. Эффект Гирша наиболее выражен на частотах около
200 Гц, с понижением п повышением частоты уменьшается, при f >
1000 Гц практически исчезает.
Маскировка звуковых сигналов — повышение порога слышимости
полезного сигнала под влиянием помехи. Маскировка может быть не-
скольких видов: а) одновременная (помехой, действующей одновременно
с сигналом); б) последовательная пли остаточная (помехой, предшеству-
ющей сигналу); в) обратная (помехой, следующей после сигнала).
Эффект маскировки зависит ог уровня громкости маскирующего
сигнала и его спектрального состава. При тональной помехе чем ближе
ее частота к частоте сигнала, тем больше выражено маскирующее дей-
ствие. Эффект маскировки более выражен по отношению к топам высо-
ких частот. Наиболее распространенный вид помехи — широкополос-
ный шум. Его маскирующее действие в основном вызывается относи-
тельно узкой полосой частот, лежащих вблизи маскируемого топа'
Среднестатистические значения критической ширины этих полос для
разных значений центральной (маскирующей) частоты приведены иа
рис. 31. Логарифмическая ширина этих полос равна интенсивности,
на которую должен быть повышен уровень маскируемого топа по
сравнению со спектральным уровнем маскирующего шума (т. е. над
уровнем звукового давления в полосе частот, равной 1 Гц), чтобы стать
слышимым на фоне помехи. Логарифмическая ширина критической по-
лосы в средней области частот мало зависит от спектрального уровня
шума, однако в области очень низких частот с повышением уровня она
несколько увеличивается, а в области очень высоких частот — умень-
Рис. di. График критический ш ipHtiuj полос для тонив различных частот;
/ — >’ П l,.ioif"Vi;ll ho м с.Ь.цщ!,!,,.; 2 — Лр-Л бИш, урэльноч > Л; “1ГЛН1И
72
Наряду с логарифмической шириной критической полосы в прак-
тике измеряют порог маскировки — пороговый уровень ощущения сиг-
нала на фоне помехи. Общий уровень шума обычно па 30—40 дБ пре-
вышает его спектральный уровень, поэтому порог маскировки для то-
нальных сигналов, как правило, бывает ниже общего уровня шума па
15—25 дБ. Индивидуальные различия логарифмической ширины кри-
тических полос выражены менее чем различия порогов слышимости и
составляют 8—20 дБ. Специфический вид маскировки — «речевой кок-
тейль», при котором стоит задача выделения одного речевого сообщения
из нескольких, слышимых одновременно.
К основным характеристикам речевых звуков относятся диапа-
зон частот (рис. 24) /'= 100 4- 8000 Гц и интенсивность звука
J = 04-65 дБ.
Каждый из речевых звуков характеризуется спектральным (фор-
мантным) составом; форманты — частотные области концентрации зву-
ковой энергии. Спектр гласных определяется двумя-тремя формантами.
Первая имеет диапазон 300—1000 Гц, вторая — 900—2300 Гц, третья —
2200—2500 Гц.
Спектр согласных чаще всего имеет один, но весьма расплывчатый
максимум.
Приведем допустимые ограничения частотного диапазона речи;
Частоты, Более Более Более Более Менее Менее Менее
пропускав - мые каналом связи, Гц Разборчи- вость речи, 250 1000 2300 3000 7000 2000 1500
100 75 50 30 100 75 50
%
Средняя точка эффективного речевого спектра соответствует
1900 Гц (данные получены при исследовании неискаженной речи в ти-
шине).
Нормы разборчивости речи (табл. 15) составляются на основе арти-
куляционных таблиц. Разборчивость речи можно определить экспери-
ментально с помощью артикуляционных таблиц и расчетным методом,
исходя из разборчивости формант и известных функциональных зави-
симостей.
Влияние шума на разборчивость зависит от соотношения уровней
шума и речи. Для удовлетворительного восприятия речи ее уровень
Нормы разборчивости речи
Таблица 15
Вид речи Качество связи 0/ , 0
Срыв связи Мини- мально допусти - мое Удовле- твори - тельное Хорошее Отличное
'Германтн ая 36 •12 4 6 52 60
Чпгковая 60 70 77 85 91
'.огсвая 25 32 45 60 75
овссп а я 65 73 80 90 95
— 60 70 80 90
73
Рис, 32, Графики для приближенной оценки разборчивости речи в условиях
шума с различными спектрами
должен превышать шум примерно на 6 дБ, Приближенная оценка
разборчивости в зависимости от спектрального состава и уровня шума
возможна по рис. 32. Перерывы маскирующего шума с частотой 10—
25 Гц снижают эффект маскировки, а свыше 500 Гц—резко повышают.
Существуют различные способы повышения в условиях шума раз-
борчивости речи.
1. Зрительный контроль £)ЗР (рис. 33);
2. Применение шумозаглушек при уровне речи >85 дБ (рис. 34).
Однако при уровне >95 дБ те же заглушки снижают разборчивость.
3. Оптимальный выбор словаря, который должен содержать
меньше сплошных речевых стимулов, учитывать акустические кри-
терии, отдавать предпочтение привычным для определенного контин-
гента лиц словам, не допускать включения нестандартных терминов н
команд.
4. Выбор слов. В частности, длинные слова понимаются лучше,
чем короткие (рис. 35). Наибольшей помехоустойчивостью к белому
шуму обладают звуки Р, Л, 51, Н, хуже Ш, Ч, П, наихудшей С, Ф,
Ц, Т, Г. Слова с буквой И под ударением дают на 10 % лучшую раз-
борчивость, чем с ударной А. Точнее опознаются слова с ударением на
последнем слоге. Распознаваемость слов повышается, если они начина-
ются с гласных.
5. Для оптимизации строения фраз их объем не должен превышать
7 ± 2 слов, не считая индексов и позывных. Наиболее значащие слова
следует располагать в первой трети фразы. В разрешающих фразах,
командах разрешение следует в конце, после содержания действия,
в запрещающих — наоборот;
6. Выполнение специальных требований к диктору:
а) большая интенсивность речи;
б) большая продолжительность слогов;
в) повышенная вариативность звуковых высот;
г) значительная часть времени занята речевыми звуками, а не
пауза®!;
74
Рис. оЗ. Особенности слухово-
Рис. 35. Влияние на разборчивость
го восприятия при зрительном
речи длины слов:
Рис. 34. Влияние шумозаглушек на разборчивость речи: сплошной линией
обозначена словесная разборчивость без защиты слуха, штриховой линией —
с защитой слуха
д) повторение передачи должно иметь ту же структуру и слова,
что и в предыдущем случае.
Разборчивость речи в условиях «речевого коктейля» обусловлена
рядом факторов. Ухо способно различать нужный голос среди двух-
грех абонентов. Из двух одновременных сообщений точнее восприни-
мается поступившее на 0,2—0,4 с раньше.
Дифференцировка сообщений возможна разделением по смыслу;
по индивидуальным голосовым характеристикам; по направлению
звука; разделением на правое и левое ухо; с помощью дополнительных
визуальных индикаторов.
75
Рис. 36. Спектрально-временные характеристики речи:
1 — MiHOBCHHoe пиковое давление речи; 2 — кривая речевых- максимумов;
3 -г-долговременное среднеквадратичное давление речи; 4 — кривая речевых
минимумов
Данные о динамическом диапазоне речи приведены в табл. 16.
Речевые уровни измерены в 1 м от говорящего. Ниспадающий ряд
громкости гласных: А, О, Э, У, Ы, II.
Спектрально-временные характеристики речи приведены на рис. 36.
Динамические характеристики речи
Таблица 16
Характеристика Уровень звукового давления, дБ
Шепот Нормальная речь Крик
мини- мальная средняя макси- мальная
Мгновенное пиковое зна- 70 79 89 99 НО
чсние Пиковое значение речи 58 67 79 87 98
Среднеквадратичное зна- 46 55 65 75 80
чение речи Минимальное значение 30 39 49 59 70
Рекомендуются следующие динамические диапазоны систем связи:
высококачественная связь 60 дБ; коммерческое радиовещание 40—
45 дБ; тракты связи с автоматической регулировкой среднего уровня
30 дБ; практическая передача информации 20 дБ.
Оптимальным считается темп речи 60—80 слов в 1 мни с интерва-
лом между словами 1 с, а допустимым — до 120 слов в 1 мин.
5. КОЖНЫЙ И ДРУГИЕ АНАЛИЗАТОРЫ
Кожный анализатор обеспечивает восприятие прикосновения
(слабого давления), боли, тепла, холода и вибрации. Для каждого
из этих ощущений (кроме вибрации) в коже имеются специфические
рецепторы либо их роль выполняют свободные нервные окончания.
Каждый мпкроучасток кожи обладает наибольшей чувствительно-
стью к тем раздражителям (сигналам), для которых па этом участке
плюется наибольшая концентрация соответствующих рецепторов. Поэ-
тому можно выделить на коже точки и участки с избирательной чувстви-
тельностью к прикосновению, боли, теплу, холоду. Плотность разме-
щения таких точек дана в табл. 17.
Таблица 17
Число чувствительных точек на квадратный сантиметр
Чувствительные точки
Участок кожи осяза - холо -
болевые тельные довые тепловые
Лоб 184 50 8 0,6
Кончик носа 44 100 13 1,0
Грудная клетка 196 29 9 0,3
Ладонная сторона предплечья 203 15 6 0,4
Тыл кисти 188 14 7 0,5
Мякоть большого пальца 60 120 —
Воздействие в этих точках даже неспецифпческим, но достаточно
сильным раздражителем независимо от его характера вызывает специ-
фическое ощущение, обусловленное типом рецептора. Например, ин-
тенсивный тепловой луч, попадая в точку боли, вызывает ощущение
боли, а не тепла. В то же время благодаря взаимосвязи между нерв-
ными окончаниями в коже повышение интенсивности раздражителя
в одном месте вызывает распространение раздражителя и может выз-
вать реакцию других, менее чувствительных мест. При этом наряду
с первоначальным ощущением в данной точке возникают п другие
ощущения.
Чувствительность к прикосновению (тактильная) проявляется при
деформации кожи под давлением внешнего воздействия. Ощущение воз-
никает только в момент деформации, т. е. при движении раздражителя,
и исчезает, как только скорость движения падает до нуля (табл. 18).
Таблица 18
Время адаптации к постоянному давлению, с
Воздействие, мг Участо! кожи
тыл кисти предплечье лоб щека
50 2,42 2,31 5,07 5,71
100 3,82 3,28 6,22 6,37
500 6,01 4,86 9,96 11,63
1000 6,71 5,60 10,43 13,51
2000 9,52 7,76 16,03 19,36
Абсолютный порог чувствительности к силе раздражителя за-
стои г от места его приложения, скорости движения, функционального
<<>-.:отоия рецептора. Ощущение прикосновения возникает уже при
77
реформации одного волоска. При непосредственном воздействии па
кожу порог измеряется в единицах давления (Па) и для различных
чаете,! тела равен:
Для копчика языка , .......................... 1,96* 10'*
Для копчика пальца 2,9b Г>4
Для тыльной части пальца ..................................... 4.91-10*
Для икры пог................................................. . 1,;>7*10Б
Для живота ..................................................2,55. !ЭБ
Для тыльной части предплечья..................................3,24.10
Для передней поверхности предплечья ..........................7,8.>-10*
Для тыльной стороны кисти..................................... 1Д8-10
для поясницы....................................................... 10й
для плотных частей подошвы ...................................2,45-10е
Чувствительность тактильных рецепторов непостоянна во времени,
наблюдается «мерцание», т. е. спонтанные изменения порога.
Абсолютный порог пространственной чувствительности (раз-
решающая способность) в основном определяется плотностью рецепторов
на том или ином участке кожной поверхности (см. табл. 17).
При последовательном воздействии одиночных раздражителей
ошибка в локализации колеблется в пределах 2—8 мм.
При одновременном воздействии в двух точках пороги зависят от
места приложения раздражителя.
Участок кожи Порог, мм
Задняя часть скулы и лба , ............................... 23
Кончик языка .............................................. 1
Красная часть губ ......................................... 5
Шея и грудь............................. ............... 54
Середина спины и плечо .............................. • 68
Предплечье................................................ 40
Тыльная часть ладони ..................... 31
Колено и прилегающая область ............................... 36
Голень...................................................... 40
Подошва ступни ............................................ 54
Нижняя часть последней фаланги большого пальца ноги ... 11
Подушечки пальцев рук ...................................... 2 — 3
При ритмичных последовательных прикосновениях к коже каж-
дое из них воспринимается как раздельное, пока не будет достигнута
критическая частота при которой ощущение последовательных
прикосновений переходит в специфическое ощущение вибрации. В за-
висимости от условий н места раздражения = 5-7-20 Гц.
При f от анализа собственно тактильной чувствительности
переходят к анализу вибрационной.
Вибрационная чувствительность, по мнению большинства исследо-
вателей, обусловлена теми же рецепторами, что и тактильная, поэтому
топография распределения вибрационной чувствительности по поверх-
ности тела аналогична тактильной.
Частотный диапазон вибрационной чувствительности 5—
12 000 Гц |24]. Максимальная чувствительность наблюдается при
/= 200-7-300 Гц. В этом случае пороговая амплитуда вибрации мини-
мальна и равна 1 мкм. При больших и меньших частотах пороговая
амплитуда увеличивается (рис. 37) [34]. Дифференциальный порог
различения частоты вибрации составляет 5—10%.
Субъективная оценка воздействия вибрации представлена на
рис. 38 [34].
Кожная чувствительность к боли обусловлена воздействием на
поверхность кожи механических, тепловых, химических, электрических
и других раздражителей.
78
Рис, 38. Графики субъективной оценки
вибрационных воздействий;
7 — воздействии не ощущаются; 2 — ощу-
щаются; 3 — беспокоят; 4 — вызывают
боль
Болевой порог при механическом давлении на кожу измеряется
в единицах давления и зависит от места измерений [33].
Участок поверхности Болевой порог, Па
Роговица ............................. 9 .. . 1,96- 103
Конъюнктива .................................. 1,96* Ю4
Живот ....................... 1,47* 105
Ладонная поверхность предплечья ........... ... 1,96*105
Тыльная часть предплечья . ........... . 2,94- 105
Икры ног .............................. 2,94* 10ь
Тыл кисти................................. , 9,81* Ю5
Подошва..................... ............. 1,96-106
Кончик пальца................................. 2,94- 10е
Пороговая плотность потока тепла, вызывающего болевое ощу-
щение, 88 Дж/(м-с).
Восприятие кожей температурных воздействий зависит от ее соб-
ственной температуры.
Когда определенная область кожи адаптируется (стагговится не-
чувствительной) к внешней температуре, говорят, что температура среды
находится на физиологическом пум, который для различных областей
кожи может быть достигнут при температурах среды между 12—18°C
и 41—42 °C (данные разных авторов несколько расходятся).
Температура среды пе ощущается не только в точке физиологиче-
ского нуля, но и в пределах так называемой нейтральной зоны — в ин-
тервале 1—2° около точки физиологического нуля.
Нормальная температура кожи, соответствующая нейтральной
зоне (при обычных условиях среды), составляет 32,5—33,5 °C.
Существуют различия в ощущениях при лучевом (радиационном)
и контактном тепловом воздействии. При величине участков, подверга-
ющихся раздражению посредством радиации, менее 700 мм'- ощущение
тепла вообще не возникает. Когда радиация становится достаточно
интенсивной, чтобы вызвать какое-либо ощущение, может возникнуть
только ощущение боли. При контактном раздражении тепловое ощуще-
ние может быть вызвано стимулятором с площадью S С 1 мм2.
Второе различие заключается в том, что при радиационном раз-
дражении одновременно нескольких областей наблюдается эффект
суммации, приводящей к снижению порога ощущения. В противополож-
ность этому при контактном раздражении эффект положительной сум-
мации очень слаб и нередко носит негативный характер.
При непосредственно тепловом или холодовом воздействии на
кожу, адаптированную к определенной температуре, дифферепциаль-
79
ная чувствительность имеет значение порядка 0,1—0,2’С (измерялась
дифференциальная чувствительность кожи пальцев рук при адапта-
ционной температуре 1 24 °C).
Порог чувствительности к повышению температуры несколько
выше, чем к снижению. Соответственно время реакции на повышение /
больше, чем на снижение (0,18 и 0.15 с). После начального ощущет-я
тепла или холода через некоторое время происходит адаптация к новой
температуре и ощущение исчезает. Длительность адаптации зависит
от температуры.
Приложенная температура. СС 45 40 30 25 00 15 Ю 5
Длительность ощущен ня тепла
или холода, с ...............150 1 26 31 47 72 1 1 2 165 21 0
При температурах за пределами нейтральной зоны возможна только
частичная адаптация. Для кожш. адаптированной к комнатной темпе-
ратуре 20—25 °C, порог ощущения горячего для разных индивидуумов
находится в пределах 40—46 "С (средняя 42—43'С), порог жгуче-
горячего— между 43—51 °C (средний 46—47 °C) 1.33 I.
При отклонении температурь! кожи от указанных выше номиналов
возникают следующие ощущения:
очень холодно при 29 °C; неприятно холодно при 30°C; холодно-
вато при 31 °C; чуть прохладно при 33 'С; нормально при 34 СС; жар-
ковато при 35 °C; неприятно жарко при 36 °C; очень жарко при 37 "С.
Температуры кожи ниже 0 и выше 51 °C вызывают ощущения боли.
Кинестетический анализатор (проприоцепция) обеспечивает ощу-
щение положения и движений тела и его частей. Имеется три вида
рецепторов, воспринимающих:
а) растяжение мышц при их расслаблении — «мускульные вере-
тена»; б) сокращение мышц — сухожильные органы Гольджи; в) по-
ложение суставов (обусловливающие так называемое «суставное ч\в-
ство»). Последние пока неизвестны; предполагается, что их фупкипп
выполняют глубинные рецепторы давления, обусловливающие под-
кожную чувствительность и суставное чувство сводится к подкожным
ощущениям давления в определенных местах.
Обонятельный анализатор предназначен для восприятия челове-
ком различных запахов (их диапазон охватывает до 400 наименований).
Рецепторы расположены на участке площадью около 2,5 см’2 слизистой
оболочки, покрывающей внутреннюю стенку верхней носовой рако-
вины и соседнюю боковую стенку носовой перегородки.
Условиями восприятия запахов являются летучесть пахучего
вещества (выделение его молекул в свободном виде); растворимость
вещества в воде, хотя бы в ничтожных количествах; растворимость
вещества в липидах (жирах); движение воздуха, содержащего моле-
кулы пахучего вещества в области обонятельного анализатора («ню-
хательные движения»), Чувстошпсльность обонятельного анализатора
зависит от вида пахучего вещества, температуры, влажности, движения
воздуха, длительности воздействия, концентрации вещества и других
факторов, Пороги абсолютной чувствительности определяются концен-
трацией пахучего вещества во вдыхаемом воздухе.
Приведем пороговые концентрации для некоторых веществ, мг.'м3:
Дгиловый эфир ...................... 5830
Четыреххлорпстыв углерод ............. 4 330
Хлороформ........................... 3300
Этилмеркатаь . 40
Пиридин ...............................32
Валериановая кислота . ..... 29
80
Этиловый спирт................ . » . 20
Масляная кислота .............. .... 9
Мускус искусственный ............ . 0,04
Мускус.............................. 0,001
Ваннлии ............................ 0,001
Наименьшие пороги наблюдаются при температуре 25—30 °C.
Пороги испытывают циклические изменения в течение дня, повы-
шаются после приема нищи, изменяются в зависимости от общего со-
стояния индивидуума, резко возрастают при заболеваниях носовой
полости.
Адаптация обонятельного анализатора происходит сравнительно
быстро. Время полной адаптации прямо пропорционально давлению
паров пахучего вещества.
В процессе адаптации некоторые запахи испытывают качественное
изменение, например, запах нитробензола сначала подобен запаху
горького миндаля, переходя затем в запах дегтя или вара; неприятный
запах меркаптана постепенно становится приятным, эфирным;. Адапта-
ция к одним веществам может влиять на чувствительность к другим.
В результате адаптации пороги ощущения запахов значительно
повышаются. После прекращения воздейепш.я пахучих веществ на
анализатор наблюдается постепенное восстановление чувствительности.
Скорость и' результат этого процесса для разных веществ различны:
а) для паров бензина и скипидара через 5—30 мин восстанавлива-
ется исходная чувствительность;
б) для этилового спирта через 5—15 мни достигается чувствитель-
ность выше исходной. Обострение чувствительности сохраняется в те-
чение часа и более;
в) для формальгликоля первоначальная чувствительность не
восстанавливается в течение часа п более.
Дифференциальная чувствительность к виду запаха (способность
различения качественных характеристик запаха аналогична различе-
нию цветов и оттенков зрительным анализатором) зависит от степени
сходства запахов и соотношения интенсивностей. Поскольку для запа-
хов не существует шкалы, различительная чувствительность не может
быть определена количественно и поддается только качественному опи-
санию.
При последовательном пли одновременном предъявлении двух
совершенно различных запахов узнаются оба компонента как не свя-
занные один с другим. Чем больше компоненты смеси напоминают один
другой, тем больше смешиваются их запахи, вплоть! до полного нераз-
личения. Еще больше затрудняется анализ при одновременном воздей-
ствии многих компонентов.
Маскировка одного запаха другим наблюдается постоянно, когда
одна интенсивность превышает другую.
Компенсация — взаимное уничтожение или ослабление двух
запахов возможно для некоторых пар пахучих веществ при их одновре-
менном воздействии на рецептор.
Дифференциальная чувствительность к интенсивности запаха
относительно невысока. Среднее значение константы Вебера Д' =
••= АД J = 38%; для различных веществ Д' меняется от 16 до 50%.
Вкусовой анализатор обеспечивает различение вкуса веществ,
попадающих в полость рта. Основные вкусовые ощущения: кислое
Щсе кислоты), соленое (поваренная соль), горькое (хинин), сладкое
лахар) (табл. 19). Эти четыре ошхщепыя считают иервнчиымп, псе
остальные обусловлены их сочетаниями 12*26].
81
Таблица 19
Абсолютные пороги вкусовой чувствительности
.Адаптация к вкусовому раздражителю пропорциональна концен-
трации его раствора. Характер кривой зависит от вида вещества (рис. 39).
Даже в пределах одного и того же вкусового качества кривые адапта-
ции для различных веществ могут сильно отличаться. Восстановление
вкусовой чувствительности после воздействия различных раздражителей
идет примерно одинаково (правая часть рис. 39) и заканчивается через
10—15 мин.
Дифференциальная чувствительность к интенсивности вкусового
воздействия имеет среднее значение К = 0,2 (20 %) для всех вкусовых
ощущений при средних интенсивностях раздражителей.
Приведенные выше характеристики анализаторов определены
в условиях, когда каждый анализатор рассматривался изолированно,
вне связи с другими системами и функциями организма. Точно так же
в ходе измерений учитывались лишь те внешние условия, от которых
непосредственно зависело функцноннрованиетого или иного конкретного
анализатора и большей частью игнорировалось их воздействие на
другие анализаторы и на состояние человека в целом. В действительно-
сти все анализаторы объединены и взаимосвязаны в рамках ЦНС че-
ловека, поэтому поступление сигнала плн изменение функционального
82
состояния отдельного анализатора или ЦИС в целом под влиянием
внешних факторов приводит к изменению характеристик и других
анализаторов. Характер эгих изменений сложен, противоречив и изу-
чен пока далеко недостаточно.
Световая чувствительность зрительного анализатора может из-
меняться под влиянием целого ряда факторов. Запах бергамотового
масла, толуола, нашатырного спирта, вкус сладкого, слабый вкус
соленого и кислого, обдувание кожи лица, холод, легкая мышечная
работа, удобное сидячее положение человека ведут к повышению
чувствительности к периферическим сигналам. Громкие звуки, вкус
горького, тепло, тяжелая мышечная работа, стоячее положение че-
ловека, облучение кожи в видимой, ультрафиолетовой, рентгеновской
области, понижение барометрического давления, голодание вызывают
снижение чувствительности периферического зрения. Фовеальная
чувствительность глаза повышается под влиянием громких звуков.
Функционирование разных анализаторов существенно изменяется
под влиянием неблагоприятных для человека условий. Низкие и вы-
сокие температуры, вибрации, перегрузки, невесомость, слишком ин-
тенсивные потоки информации, ведущие к дефициту времени, и ее
недостаток, утомление, вызванное длительной работой или неблаго-
приятными условиями, состояние стресса — все эти и многие другие
факторы вызывают различные изменения характеристик анализаторов.
Чтобы обеспечить достаточную надежность деятельности человека
при приеме и анализе различных сигналов в любых условиях, для прак-
тических расчетов рекомендуется использовать не абсолютные и диф-
ференциальные пороги чувствительности анализаторов к различным
характеристикам сигналов, а оперативные пороги, характеризующие ле
минимальную, а некоторую оптимальную различимость сигналов.
Обычно оперативный порог в 10—15 раз выше соответствующего аб-
солютного или дифференциального.
6. ХАРАКТЕРИСТИКИ ПАМЯТИ И ОПЕРАТИВНОГО
МЫШЛЕНИЯ
Понятие «память», как отмечалось, включает процессы запо-
минания, сохранения, узнавания и воспроизведения информации.
По различным признакам выделяют разные виды памяти.
По длительности сохранения информации:
кратковременная — непосредственная (сенсорная или иконнче-
екая) и оперативная; долговременная (постоянная, статическая).
По отношению к цели:
непроизвольная и произвольная.
По характеру запоминаемого материала:
логическая, образная (зрительная, слуховая, осязательная и т, п.),
эмоциональная, моторная (двигательная).
К основным характеристикам памяти относятся: объем запоми-
наемой информации, скорость запоминания, длительность сохранения
(скорость забывания), полнота и точность воспроизведения, готовность
к воспроизведению.
Обтем сохраняемой в непосредственной памяти информации за-
висит от модальности (вида анализатора) и способа предъявления.
При симультанном восприятии в непосредственной памяти в течение
Долей секунды сохраняется практически вся воспринятая информация.
Затем она быстро теряется, в результате чего через 1—2 с остается по-
рядка восьми символов, которые переходят в оперативную память.
83
Рис. 40. Диаграмма изменения объема
оперативной памяти в зависимости от
информации на символ:
а — двоичные символы; б — десятич-
ные цифры; в — буквы; г — однослож-
ные слова; цифры в прямоугольниках
соответствуют его площади и означают
количество запомненной информации;
цифры слева от прямоугольников —
количество запомненных стимулов;
цифры под прямоугольниками — коли-
чество информации, приходящейся на
соответствующий стимул
Рис. 41. График зависимости ско-
рости приема информации от ско-
рости ее поступления:
7—затухание активности; 7/—нор-
мальная загрузка; 7/7 — перегрузка
Оперативная память позволяет сохранять текущую информацию
на время, необходимое для решения тех или иных практических задач.
Это время в реальных условиях изменяется от нескольких секунд до
нескольких минут. При переводе информации из непосредственной
памяти в оперативную происходит ее селекция по критериям, определя-
емым задачей.
Объем оперативной памяти является ее важнейшей характеристи-
кой, определяется количеством запоминаемых при однократном предъ-
явлении стимулов и почти не зависит от их информационного содержа-
ния (рис. 40). Средний объем памяти составляет 5—9 символов. Опера-
тивная память выполняет функцию буфера с ограниченной емкостью,
способного поглощать и удерживать входную информацию. Вновь
поступающий в буфер сигнал вытесняет оттуда одни из поступивших
ранее, если он не перешел к этому времени в долговременную память.
Поэтому сигналы, поступившие в буфер первыми и последними, закре-
пляются в нем прочнее по сравнению с сигналами средней части предъ-
явленной последовательности. Это подтверждается па практике: при
запоминании многозначных чисел ил рядов вероятность пропуска или
ошибки средних элементов выше, чем крайних («краевой эффект»)
(табл. 20) [97j.
Таблица 20
Зависимость неправильного восприятия числового сигнала
от его места в последовательности
Количество цифр в числе Количество чисел Вероятность ошибки или пропуска чисел
первого среднего последнего
2 5 0J6 0Д9 — 0.42 0,03
(двузначное) 7 0,05 0,10 — 0,24 0,03
3 5 0J 6 0,20—0,29 0,10
ггрехзпачпос) 7 0J 1 0,12-0,20 0,03
Ь4
Оперативная память на пространственное расположение элементов
связана с логической переработкой данных в целях нх упорядочения
и зависит от числа учитываемых логических условий, их оптимальное
число пе превышает четырех.
Скорость запоминания п воспроизведения оперативной информации
является важнейшей характеристикой, определяющей пропускную
способность систем,.:. Если объем постушнощей информации (длина
последовательности сигналов) не превышает объем оперативной памяти,
то скорость приема пщ и запоминания с'и информации составляет
несколько бнт/с. В некоторых особых случаях при использовании ин-
формационно емких кодов скорость может достигать 50—70 бнт/с
(рис. 41). На нем зона 1 соответствует затуханию активности, зона 11 —
нормальной нагрузке, а зона III — перегрузке. Однако, если длина
последовательности символов даже ненамного превышает емкость опе-
ративной памяти, скорость запоминания резко снижается до десятых
долей бнт/с и менее.
Основные пути повышения скорости функционирования оперативной
памяти: сокращение длины последовательности (алфавита) сигналов;
повышение информационной емкости кодов; применение технических
средств, разгружающих память (мнемосхемы, специальные индикаторы,
устройства отображения с вызовом информации и т. и.).
На функционирование (характеристики) оперативной памяти вли-
яет ряд факторов.
1. Система кодирования информации. В зависимости от кода объем
памяти может изменяться в 2 раза, точность запоминания — в не-
сколько раз. Для оперативного запоминания предпочтительно кодиро-
вание объектов цифрами н буквами.
2. Множественность объектов. Нормальные условия работы опера-
тивной памяти для решения сложных задач создаются при одновре-
менном предъявлении пе более 10—15 показателей. Примерно таково же
предельное число объектов, сведения о которых выводятся по несколь-
ким параметрам. При контроле за редко появляющимися изменениями
состояния число объектов может доходить до нескольких десятков, если
одновременно появляется ие свыше 3—5 изменений, требующих при-
нятия решения. При речевом общении объем фразы ие должен превы-
шать 12—13 слов, глубина — 6—7 ветвей.
3. Структурная организация информации (группировка символов,
выделение основных сообщений и т. п.), которая позволяет повысить
объем оперативной памяти в 1,5 раза. При шестизначном буквенно-
цифровом коде наилучшие результаты получаются, если цифры стоят
на 4—5-м месте.
4. Одновременное предъявление сведений для оперативного
запоминания предпочтительно в сравнении с последователь-
ным.
5. Знание вероятностей событий. При постоянной вероятности,
даже если оператор еще не усвоил вероятностную структуру, возможен
одновременный контроль до 20 переменных. После усвоения вероятно-
стной структуры событий число контролируемых переменных может
быть увеличено до 40—60. Слежение за изменениями состояния пере-
менных ври любой вероятности их изменения значительно эффективнее,
когда каждая переменная имеет свой, свойственный только ей, ряд
состояний. Еще выше эффект, когдгт текущие состояния разных пере-
менных связаны между собой. При перемытой вероятностной струк-
м ре (случайные события) уже наличие 3—4 переменных создает зна-
чительную нагрузку для оиератпш-ой памяти.
85
6. Формирование оптимальных оперативных единиц памяти,
основанных на анализе, систематизации, обобщении пи<|ю|>мапип
в процессе запоминания.
Наряду с объемом и длительностью хранения информации важной
характеристкой оперативной памяти является быстрота исключения,
забывания материала, ненужного Для дальнейшей работы. Своевремен-
ною забывание исключает ошибки, связанные с использованием уста-
ревшей информации, и освобождает место для хранения ношах данных.
Характеристики оперативкой памяти изменяются пол влиянием
значительных физических нагрузок, специфических экстремальных
факторов и эмоиногсипых воздействий. Чаще всего наблюдается ухуд-
шение характеристик, однако при достаточной адаптации к неблаго-
приятным факторам возможно их сохранение и даже улучшение.
В целом сохранение высоких показателей оперативной памяти и
готовности к воспроизведению долговременной информации при воз-
действии экстремальных факторов зависит от их силы и продолжитель-
ности, общей неспецнфичсской устойчивости и от степени индивиду-
альной адаптации человека к конкретным факторам.
Долговременная намять обеспечивает хранение информации в те-
чение длительного времени (часы, дни, месяцы, годы). Объем долго-
временной памяти в общем случае оценивают отношением числа сти-
мулов, сохранившихся в памяти спустя некоторое время (более 30 мин),
к числу их повторений, необходимых для запоминания. Однако такое
определение может приводить к самым различным результатам в за-
висимости от числа повторений, их режима и прочих факторов. Поэтому
при практических измерениях объем долговременной памяти, так же
как и оперативной, оценивается количеством стимулов (или инфор-
мации), воспроизведенным после одного повторения спустя некоторое
время (больше 30 мин).
Объем долговременной памяти ограничен не числом стимулов,
а количеством сохраняемой информации (рис. 42). Зависимость отно-
сительного объема долговременной памяти (отношение воспроизведенно-
ного к предъявленному) от количества запоминаемой информации
удобно представить графически (рис. 43). Эмпирическая кривая до-
вольно близка к теоретической, основанной на предположении, что
относительный объем долговременной памяти связан обратной зави-
симостью с количеством запоминаемо]'! информации.
Качественное отличие кривых, характеризующих оперативную
(см. рпс. 40) и долговременную (см. рис. 43), память, свидетельствует
о разных принципах организации информации в памяти. Кратковре-
менная память связана прежде всего с первичной ориентировкой в ок-
ружающей среде, поэтому направлена главным образом на фиксацию
общего числа вновь появляющихся сигналов независимо от их информа-
ционного содержания. Задача долговременной памяти — организация
поведения в будущем, требующая прогнозирования вероятностей собы-
тий. Поэтому необходимым становится информационный подход, прин-
цип накопления информации.
В процессе перевода информации из оперативной памяти в долго-
временную происходит преобразование информации, направленное на
выделение информационного содержания сигналов, отсев ненужной
информации, становящейся помехой при запоминании.. В то же время
избыточная информация, не создавая дополнительной нагрузки па па-
мять, облегчает запоминание, что эквивалентно увеличению объема
долговременной памяти. Процесс перевода информации из кратко-
временной в долговременную память может осуществляться иепро-
86
Рис- 42. Относительный
объем долговременной памя-
ти в зависимости от инфор-
мативности стимула:
/—двоичные символы; 2 —
десятичные цифры; 3 — бук-
вы; 4 — односложные слова
Рис. 43. График зависимо-
сти относительного объема
долговременной памяти от
количества запоминаемой
информации;
1 —эмпирическая кривая;
II — теоретическая кривая^
1 — 4 те же, что на рис. 42
извольно, не требуя специальных усилий и даже не осознаваясь, и мо-
жет быть произвольным, требующим специальной активности и усилий.
В этом случае чаще всего оказывается важен не тот формальный объем
долговременной памяти, который фиксируется при первом воспро-
изведении информации и рассмотрен выше, а количество повторений
или время запоминания объема информации, необходимого по условиям
деятельности, т. е. кривая заучивания [224].
Вид кривой заучивания зависит от многих факторов: длины предъ-
являемого ряда (объема информации), характера материала, интервалов
между предъявлениями и деятельности во время интервалов, способа
предъявления материала (зрительный, слуховой и т. и.), преобладаю-
щего типа памяти (зрительная, слуховая и т. п.), состояния субъекта,
эмоциональных и прочих факторов.
Обилие факторов, влияющих на процесс заучивания, не позволяет
построить усредненную обобщенную кривую, можно говорить лишь
о частных закономерностях. Так при заучивании отдельных не свя-
занных между собой слов ряд из 6—7 элементов удерживался после
одного предъявления, из 16 элементов — после 30 повторений, из 24
элементов — 44 повторений, из 26 элементов — 65 повторений. При
увеличении ряда кривая заучивания у нормальных испытуемых носит
регулярно возрастающий характер, однако при предъявлении большого
числа (30 и более) бессмысленных стимулов полного воспроизведения
не удается добиться даже после многих повторений. В этом случае
для запоминания необходимо осмысление, установление возможных
внутренних или привнесение каких-либо внешних связей и применение
прочих специальных приемов заучивания.
Взаимодействие вновь принятой и ранее поступившей информации
приводит к интерференции следов памяти н в результате к торможению
при заучивании. Тормозящее влияние предшествующих звеньев ряда
иа последующие называется проактивным торможением, последующих
на предыдущие — ретроактивным. Наличие обоих видов торможения
по отношению к средним членам ряда затрудняет их заучивание. Зау-
чивание идет эффективнее, если способ предъявления информации соот-
ветствует преобладающему тину памяти обучаемого. Наконец, пара-
87
стаиие кривой заучивания при состоянии
сильного утомления задерживается или сна-
чала увеличивается, по потом начинает
уменьшаться. У человека с дефектами па-
мяти кривая поднимается очень медленно
п затем прекращает подъем.
Сохранение информации в памяти яв-
ляется сложным процессом, в ходе которого
осуществляется ее переработка, упорядоче-
ние и классификация. В процессе запоми-
нания п хранения информации мозг осу-
ществляет ее статистический анализ, позво-
ляющий оценивать вероятность событий и на
основе этих оценок предвидеть и прогнозиро-
вать возможные ситуации, планировать деятельность. Прогнозы и
планы образуют как бы своеобразную систему «опорных точек», относи-
тельно которой оцениваются действительные исходы событий. Эта систе-
ма, определяемая стратегией прогнозирования, запоминается и служит
основой для непреднамеренного запоминания действительных событий,
в результате запоминание происшедшего события зависит от того, на-
сколько точно оно было предсказано.
Информация, поступившая в долговременную память, с течением
времени забывается. Кривая забывания определяет, какое число эле-
ментов может быть воспроизведено через то или иное время. Усвоенная
информация наиболее значительно уменьшается за первые 9 ч: со 100 %
она падает до 35 %, оставшееся через несколько дней число удержан-
ных элементов в дальнейшем практически остается одним и тем же.
В целом зависимость сохранения усвоенного материала от времени
(рис. 44) является логарифмической кривой. Приведенная кривая дает
самое общее представление о ходе забывания. В конкретных условиях
забывание зависит от прочности запоминания информации, степени
организации ее в осмысленные системы, установки на длительное хра-
нение информации, индивидуальных особенностей памяти, характера
знаний в период времени между заучиванием и контрольным воспроиз-
ведением: если это время заполнено бодрствованием и интеллектуаль-
ной работой, забывание протекает быстрее, чем во сне.
Воспроизведение — процесс извлечения информации из памяти,
который аналогично запоминанию бывает произвольным и непроиз-
вольным.
К условиям оптимизации воспрои ведения относятся рациональная
организация, структурирование информации, хранящейся в памяти
(уже в процессе запоминания); общение в процессе воспроизведения
с другими людьми; использование специальных приемов; учет состоя-
ния центральной нервной системы: например, воспроизведение сразу
после заучивания бывает невозможным вследствие интерференционных
процессов в памяти, но удается после некоторого перерыва в деятель-
ности, отдыха (явление реминисценции).
Принятие решений, как отмечалось, является важнейшим компо-
нентом операторской деятельности. Любое решение является результа-
том приема и переработки информации, однако в зависимости от наз-
начения системы и ее конечной задачи психологические механизмы,
обеспечивающие выработку решения, методы и уровни решений су-
щественно различаются (табл. 21).
В первом приближении различаются две группы уровней решений:
церцептшшо-оиозиашцелъпые и pi чемыслигельиыс.
88
Таблица 21
Характеристики процессов принятия решения
Частные задачи Методы их решений Соответствующие психические процессы Виды решений
Обнаружение сигнала Информационный поиск по полю Перцепция Решение о наличии или от- сутствии сигнала
Различение Информационный поиск по отдельным признакам Перцепция Решение о различии или сходстве сигналов
Опознание (идентификация) о с-.’-Гйг1а Сопоставление с эталоном Перцепция^ долговремен- ная и оперативная память Решение о типе, виде сиг- нала
Интерпретация, декодирова- ние (идентификация) ситуа- ции Сопоставление с концеп- туальной моделью Долговременная и опера- тивная память, оперативное мышление Решение о ситуации
Выбор стратегии Сопоставление с целью и алгоритмами управления Долговременная и опера- тивная память и мышление Решение о стратегии воздей- ствия на систему (программа)
Построение плаца действий Сопоставление с имеющи- мися возможностями Долговрсмсииая и опера- тивная память; оперативное мышление Решение о конкретных дей- ствиях (рабочий план)
Перцепптвно-опознавательный уровень включает решение следую-
щих аал,'14.
I. Обнаружение сигнала. Принимается вероятностное решение,
относящее стимул к категории «сигнал», либо «шум». Решение па этом
этапе в определенной мере детерминировано установкой, которая может
быть существенно разной: а) не пропустить сигнал и б) не допустить
ложного обнаружения.
2. Различение — формирование перцептивного образа сигнала на
основе анализа яркостных контрастов, выделения контура и т. п.
Операция выделения контура осуществляется ио принципу параллельно-
последовательной развертки, что обеспечивает расчленение комплекс-
ного стимула на элементы и последующее их объединение в определен-
ную систему.
3. Опознание (идентификация сигнала) — отнесение стимула к
одному нз Л' классов стимулов (формально возможно при N > 2). Про-
цесс опознания описывается следующими операциями: предварительным
выдвижением системы эталонов некоторого класса объектов; сопостав-
лением сформированного (текущего) образа с рядом эталонов и оценкой
результатов сопоставления; выбором «эталонной» гипотезы и ее провер-
кой; принятием решения о соответствии стимула эталону или о смене
эталона.
Успешность опознания повышается при знании априорных вероят-
ностей появления тех или иных сигналов. Для объяснения и анализа
процесса опознания сильно зашумленных сигналов используется ги-
потеза о слойно-ступеичатом процессе решения перцептивной задачи,
включающем следующие стадии:
а) «послойный» анализ, своего рода препарирование структуры
изображений, начиная от слоев с крупноразмерными элементами к сло-
ям с более мелкоразмерными элементами; б) ступенчато-этапную об-
работку информации в пределах слоя; в) формирование на выходе слоев
промежуточных образов с последующей их интеграцией в итоговый;
г) экстраполяцию этих образов к эталонным различного информа-
ционного содержания и определение эталона, изоморфного текущему
образу.
Основным методом решения перцептивно-опознавательных задач
является информационный поиск, под которым понимается процесс
активного выделения информации об объектах управления для приве-
дения ее к виду, удобному для принятия решения. Эффективность
поиска по времени и точности зависит от общего объема отображения
знаковой информации, структуры информационного поля и плотности
знаков в нем, оперативного объема отображения (числа критических
знаков), размеров и структуры самих знаков, разнообразия элементов
информационного поля, темпа подачи информации. Время поиска и
количество информации монотонно возрастают с увеличением объема
информационного поля. Длительность фиксаций взора в процессе по-
иска зависит от сложности задачи и в пределах ее при данных условиях
наблюдения остается относительно постоянной величиной. Поиск
заданных объектов на фоне шума представляет собой сложный эвристи-
ческий процесс. В основе его лежит структурный анализ.
Речемыслительный уровень связан с активным участием в процессе
принятия решении мышления и речи.
Решение практических задач управления СЧМ обычно протекает
в специфических условиях недостатка или избытка информации, дефи-
цита времени, высокой психической напряженности и ответственности
90
за результаты. Принятие решений в таких
условиях предъявляет особые требования
к мышлению оператора: умение найти
оптимальное решение для сложившейся
ситуации за допустимое время, конкрет-
ность решения, способность предвидеть
изменения обстановки и находить новые
решения. Такие качества свойственны
практическому мышлению и в особенности
его специфической форме — оперативному
мышлению, которое является психоло-
гической основой процесса принятия
решений оператором.
Оперативное мышление представляет
собой процесс построения последователь-
ности действий с управляемыми объек-
тами, осуществляемый на основе динами-
ческого моделирования этих объектов,
их свойств и взаимоотношений. Основ-
I’UfHKO
миграции
Писоадача 7
piitrM
доннен -
шцильнпя
модель
решения
| Лодаадача 2 [
ХпоЛоадача i
1 . • • • »
Конечная цель.
НЫМИ компонентами оперативного мышле- Рис. 45. Структурная схема
НИЯ ЯВЛЯЮТСЯ структурирование ситуа- процесса решения МЫСЛ11-
ции на основе связывания ее элемен- тсльнои аадачп
тов между собой с последующим укруп-
нением: динамическое узнавание фрагментов конечной ситуации
в исходной проблемной ситуации; формирование алгоритма реше-
ния. Целью оперативного мышления в СЧМ является достижение
обязательно положительного результата в любых условиях и ситуа-
циях.
В практике операторской деятельности встречаются следующие
категории задач (классификация по сложности и интеллектуальному
уровню решений):
1. Простейшие — стереотипные (стандартные, замыкательные) ре-
шаются путем прямого замыкания связей между входом и выходом:
характерны для сенсомоторной деятельности и иногда для процессов
управления высокоавтоматизированными системами. Входной сигнал
является пусковым для одного или целой цепи исполнительных дей-
ствий по программе (алгоритму), хранящейся в долговременной памяти.
2. Мыслительные задачи, для решения которых оператор распо-
лагает набором соответствующих способов пли правил действий. Реше-
ние чаще всего носит детерминированный характер, реже—вероят-
ностный. Психологической основой решений является оперативное мыш-
ление на алгоритмическом уровне, связанное со строго последователь-
ной реализацией мыслительных операций в соответствии с заданной
программой (репродуктивный тип мышления).
3. Проблемные задачи, носящие творческий характер, для разре-
шения которых нет ни заранее известных действий, пи правил для на-
хождения решения. Преобладают вероятностные либо предельные реше-
ния. Психологическая основа — оперативное мышление на эвристиче-
ском уровне.
Структурная схема решения большинства задач приведена на
рис. 45. На первом этапе выполняется переработка информации, свя-
занная с определением места и роли данной задачи в решении (замысле)
более общей задачи; планирование решения задачи, включая выдви-
жение некоторой системы предварительных гипотез; расчленение дан-
ной задачи па подзадачи, которые нужно выполнить для достижения
91
конечной цели, с учетом динамики развития событий. Решение «созре-
вает, далеко в глубине первого этапа.
На втором этапе осуществляется поуровневый комплексный анализ
и оценка компонентов проблемной ситуации; проверка выдвинутых
гипотез в рамках подзадач; принятие в формулирование частных ре-
шении.
На заключительном этапе формируется однозначное для данных
условий решение, связанное с определением направления и последова-
тельности действий, распределением и организацией спл и средств, вы-
явлением рациональных способов управления. Здесь же определя-
ются пути реализации решения, т. е. оператор на основе требований
и условий задачи (Р) последовательно переходит к обшей гипотезе
(GH), затем к специфицированным гипотезам (.87/) и, наконец, находит
конечный результат.
Этот процесс может быть описан «ледтющнм образом:
?(/<!-> Кп) GI1 => GI1 (7<„+1 -> S1J =>
S/I (Кщ.т+1 “* тб,
где К — последовательные шаги принятия решения.
Из изложенного видно, что общая логпко-психологпнеская струк-
тура решения задачи по своему строению имеет «каркасный» характер.
Этапы связаны прямыми и обратными связями. При этом каждый из
этапов по отношению к предыдущим обладает характером решения,
а по отношению к последующим — характером проблемы. В основе ре-
шения задачи лежит непрерывное ее переформулирование, построение
предварительной концептуальной модели и трансформирование ее
в конечную концептуальную модель решения исходной проблемной
ситуации. Концептуальная модель имеет сложное строение и формиру-
ется в результате взаимодействия входящих в ее состав структурных
и статистических компонентов. Структурные компоненты связаны с ана-
лизом проблемной ситуации, статистические — с использованием
априорной информации.
Приведенная структурная схема принятия решения претерпевает
существенные изменения в зависимости от характера деятельности.
При алгоритмической деятельности этапы решения задачи «сжима-
ются», ио реализуются в строгой последовательности; процессы поиска
информации, выдвижения и оценки гипотез осуществляются стандарти-
зировано. При эвристической деятельности этапы решения задачи раз-
вертываются, но реализуются скачкообразно; процессы поиска ин-
формации, выдвижения (конструирования) и опенки гипотез осущест-
вляются на основе упреждающего планирования, условного снятия
ограничений (упрощения задачи путем дивергентных л конвергентных
преобразований) и последующего их наращивания, а также использо-
вания других эвристик.
Сложность процесса принятия решения может быть оценена по
сложности используемых алгоритмов либо с помощью абстрактной
шкалы логической сложности. В порядке возрастания логической слож-
ности выделяются решения следующих типов:
дедуктивные у; = F (х,) — нахождение следствия по причине
Х( п известному закону F;
абдуктивпые X/ F'"1 (у,) — нахождение причины xt полученного
результата у,;
индуктивные—отыскание закономерности F па основе известных
фактов х1: у у,
92
прогнозические — формирование гипотезы проблемной ситуа-
ции при управлении эрратическим» системами и в условиях неполной
информации;
автономные, направленные на корректировку программы основ-
ного информационного преобразования.
Длительность процесса принятия решения зависит от числа т
логических условий и наличия зон сомнения (рис. 46) [68]. При 3—4
логических условиях быстрые безошибочные решения затруднительны,
при большем — невозможны.
При информационном поиске, состоящем из нескольких сенсорных
действий, зависимость времени первой реакции от числа предъявленных
сигналов выражается формулой
Т = а/п+&,
где Т — время первого действия, с; п — число сигналов; а— коэффи-
циент, зависящий от характера сигналов; Ь — постоянная, зависящая
от внешних условий деятельности (наличия одновременно решаемых
других задач, неблагоприятных факторов п т. п.).
Для частного случая при а = 0,57 и b = 0,920 график зависимости
длительности первого действия от числа сигналов показана на рис. 47
197].
Качество решении определяется следующими факторами.
1. Организация паботы персонала СЧМ:
а) распределение функциональных обязанностей между операто-
рами;
б) координация деятельности отдельных групп и служб пункта
управления по решаемым частным задачам;
в) степень обучения и тренировки персонала, в том числе и уровень
подготовки операторов к работе на автоматизированных средствах
управления.
2. Взаимодействие операторов со средствами управления:
а) степень соответствия информационной модели реальной обста-
новке и задачам операторов и удобство пользования средствами отоб-
— —7— 1 / 30 — 20 / 2 10 — 1 2 3 4 jn Рис. 46 График времени принятия решения в зависимости от числа ло- гических условий Ш‘. 1 — при наличии зон сомнении; 2 — при отсутствии зон сомнений раження; б) организация автоматизиро- ванных рабочих мест п пультов управления, обеспечивающих опе- ративное управление источниками / ""° 1,35 1,15 2 °’95О Z 4 6 8 п Рис. 47. График зависимости длитель- ности первого действия Т от числа сиг- налов в сигнальном комплексе: 1—при наличия дополнительной зада- чи; 2 — без доиилиите.чык.ц задачи
93
информации, отбор и преобразование информации на устройствах
отображения и для ее обработки.
3. Ипдивидуаль но-пси холщнчсскис качества операторов;
а) соотношение процессов построения (Л) и контроля (А') пшотез:
А > К — импульсивные решения (процессы построения гипотез
резко преобладают над контрольными процессами);
А > К — решения с риском;
А — К — уравновешенные решения;
А К — осторожные решения;
A <Z К — инертные решения (контрольные процессы резко пре-
обладают над процессами построения гипотез, протекающими медленно
и неуверенно).
Показано, что людям с достаточно высоким уровнем интеллекту-
ального развития свойственно ограничение крайних типов (импульсив-
ного и инертного) и преобладание более уравновешенных типов решений.
Причем наиболее эффективны при наличии необходимых знаний опе-
раторы, сочетающие в своих решениях риск с осмотрительно-
стью;
б) эмоциональные факторы: как положительные, так и отрицатель-
ные эмоции могут оказывать на процесс принятия решений и его резуль-
таты и положительное, и негативное влияние в зависимости от ситу-
ации;
в) мотивационные факторы в зависимости от структуры мотивов
и ситуации также оказывают различное действие.
7. УПРАВЛЯЮЩИЕ ДЕЙСТВИЯ ЧЕЛОВЕКА-ОПЕРАТОРА
Любое управляющее движение складывается из массы элемен-
тарных движений, объединяемых механизмом центральной регуляции
в целостную структуру. Движения, включенные в такую структуру,
имеют различное назначение, по которому их можно разбить на три
группы:
рабочие и исполнительные движения, посредством которых осуще-
ствляется воздействие па орган управления;
гностические движения, направленные на познание объекта п
условий труда, к ним относятся осязательные, ощупывающие, измери-
тельные и т. п.;
приспособительные движения; установочные, уравновешиваю-
щие и др.
Управляющие движения оператора имеют три группы характери-
стик: пространственные, скоростные, силовые.
Минимальное время человек тратит па движения, осуществляемые
пальцами. Если среднее время движения пальцев принять за единицу,
то на движение кисти и пальцев нужно две единицы времени; пред-
плечья, кисти и пальцев — три, руки в плечевом суставе — четыре,
на наклон корпуса и подъем его из этого положения — семнадцать
единиц.
Скорость движения зависит также от их направления. Более бы-
стрые движения: к телу, в вертикальной плоскости, сверху вниз, справа
налево, вращательные, с большой амплитудой.
Менее быстрые движения; от тела, в горизонтальной плоскости
или иод углом, снизу вверх, слева направо, поступательные, с малой
амплитудой.
Наибольшее значение Для инженерной психологии имеют характе-
ристики движений рук (табл. 22), а также характеристики движении
ног и туловища. Последние рассмотрены в п. 9 данной главы.
94
Таил и ц а
Скоростные характеристики движений рук
, 113И жен И ^l Характеристика движения Оценка скодосjиых харак-юрнетнк дни/ виня
Поступательные в режиме фиксации Время движения, <• т,в =, 0,071 + 0,074 1о,о , где — расстояние движения: л —* размер органа управления
Поступательные в свободном режиме тд|, = 0,113 Щ 0,0010?
Вращательные Час юта вращения, об/с Максимальная; для ведущей руки — 4,83 для неведущей руки — 4,0 Оптимальная при усилии до 50 Н;- радиусом до 50 мм — 2,21 радиусом до 100 мм — 1,67
Пажи мн ые Темп, нажим в секунду При усилии до 0,25 И: для ведущей руки — 6,68 для неведущей руки — 5,30 При усилии до 4 Н; для ведущей руки — G, 14 для неведущей руки — 5,59
Ударные Темп, удар в секунду Максимальный — 14, средний —- 8,5. Оптимальный при продолжитель- ной работе от 1,5 до 5,0
Дискретные в от- вет на периодически поступающие сиг- налы Интервал между сигналами Не менее 0,5 с, в противном слу- чае реакция па новый сигнал проис- ходит с запазданием
Пространственные характеристики движении включают размах
(амплитуду) и траектории движении. Амплитуда движений яв-
ляется одновременно динамической антропометрической характе-
ристикой. Из траекторий движений наиболее выгодными являются
эллиптические и круговые. По сравнению с прямолинейными они
существенно увеличивают производительность труда и снижают утом-
ляемое гь.
Силовые характеристики определяются усилием /', развиваемым
в процессе движения. Важнейшей из них является сила рук, определя-
емая характером движения и углом между плечом и сагиттальной осью
тела (табл. 23). ^Максимальные значения данных табл. 23 следует
использовать при одноразовом приложении усилии. Допустимые зна-
чения следует применять при эпизодическом приложении усилий.
При частом приложении усилии в течение длительного времени их зна-
чения не должны превышать 10—15 % максимальных значений, при-
веденных в табл. 23. При организации моторной деятельности оператора
необходимо учитывать также силовые характеристики не только рук,
но п других частей тела (табл. 24 и рис. 48). Рассмотренные силовые
95
Таблица 23
Успшя Fonj, которые могут развить руки чеповска, Н
i -'Ktiv рр ;; и1Ш). iji гл I. по С .н и'!т; 'Н Н(Л ОСИ 1 .1
Хараь - 1 .Sip 1 .0 ?о-
тер и на -
пран 'io - Рука
нне два-
женин Р с СС Е с о п Е с: Е L.
U_ к и. ц. -ч
Вы гя П! - Пра - 21 6 3 1 0 236 j -Ш 1 6 Si 4-эС i -т Ь 396 96 380
ванне вам
(на себя) .Ле на я 196 520 1 68 op 130 1! 2 6 126 339 1 0 2 28 <8
1ол- Ппа- 196 6 20 ' !' Cj .'u>3 14 2 406 14 0 3 е 8 1 2? 1 4 1 8
канце на я
(от себя! Лева?: 167 770 1 1 8 Л'<! 100 44 6 8 к ч, ч 89 359
В ытягн- ilpa- 5-1 t () 9 69 249 92 268 76 250 79 219
ванне вая
(вверх) Левая 1 82 Ч ‘ < '/ s к 68 24 0 68 236 59 t 193
'1 о л - Пра - 69 188 78 2-1-9 100 260 101 3 8 78 230
канне вая
(вниз) Левая -19 156 68 IS? 82 228 82 220 68 209
Отр.с - Пра - и 1 150 0 С 14 8 эВ 150 6? 166 68 188
Денис вая
(от себя) Левая 31 138 29 129 38 138 39 146 29 1 12
Приве- Ира- 78 226 78 239 88 236 68 226 79 238
дение вая
(к себе) Л е в а я 49 192 53 209 78 200 62 216 68 228
Сила мышц оператора
Таблица 24
Группа мышц Сила, Н
Мужчина Женщина
Мышцы кисти руки (при сжатии динамометра): при вой 380 220
левой 360 200
Бицепс руки: праной 280 130
левой 270 130
Сгибательная мышца кисти руки: правой 280 210
левой 270 200
Разгибательная мышца кисти руки: правой 230 180
левой 210 170
Мышны большого пальца руки: НрЛВОЦ 120 80
левой 100 80
Становые мышцы (мышцы, выпрямляющие согну- 1200 700
гос туловище)
Рис. 48. Сила, развиваемая ногой
человека при различных положе-
ниях
°/о
Рис. 49. Изменение силы руке возрас-
том:
1 — мужчины; 2 — женщины
характеристики изменяются с возрастом человека, достигая максимума
в 28—30 лет (рис. 49).
Точностные характеристики движений оператора имеют большое
значение в тех случаях, когда отсутствует возможность зрительного
контроля в процессе двигательного акта (например, работа с органами
управления в условиях затемнения, работа с органом управления при
необходимости зрительного наблюдения за другими приборами и т. п.).
Средняя ошибка попадания в заданное место показана па рис. 50.
Условно она изображена с помощью окружностей различных диа-
метров: диаметр окружности пропорционален значению допускаемой
ошибки.
Как видно из рис. 50, ошибка обнаружения меньше для объектов,
расположенных в центре. Объекты, расположенные выше плечевой
Прямо над плечом
СЭвдмМ
60мм
вверх и наружу
под углом' 45°
,....О
На уровне плеча
Вниз и наружу
пуд углом......
Ж
ис. 50. Точность действий оператора в различных точках пространства
4 Ломов Б. Ф. и др. 97
Таблица 25
Оценки физической нагрузки оператора
Виды и характеристики нагрузки 11,н pv <ка
опт имальн а я (легкая) допустимая (средней тяжести) неолаго- ир пяти ая : тя ж ел а я )
Физическая динамическая на- грузка за смену, Дж общая (мышцы конечностей и корпуса): мужчи ны До 62,5-10’ До 104-10’ В о л ее
женщины До 37,5* 10" До 62,4- 10- ’ 1)4 • 1 0* Волне
региональная (преимуще- ственно мышцы плечевого пояса): мужчины До 31,5-10' До 52,0-10’ ,-.4 • 1 О4 Ь о л ее
женщины До 18,9- 10- До 31,2- 10" 52,0- 10* Более
локальная (преимуществен- но мышцы кисти и пред- плечья) : мужчины До 6,1-10’ До 10,2-10’ 1 _ -1 о* Более
женщины До 3,6* 104 До 6,1-10’ 10,2* 10* Белее
Мощность внешней механиче- ской работы, Вт при нагрузке общей' му жч ин ы До 20 До 4 5 6, 1- ! О4 Боле< 15
женщины До 12 До 27 Более 27
при нагрузке региональной: мужчин ы До Ю До 22 Более 22
жен щины До 6 До 13,2 Б ол ее 13,2
при нагрузке лока ьнои мужчины До 2 До 4,5 Более 4,5
ЖЕНЩИНЫ До 1,2 До 2,7 Более 2,7
Макси са явный вес поднимае- мого вручную груза или при- лагаемых усилий. Н мужчин ы До 50 До 150 boj.ee 150
ЖСНЩИН ы До 30 До 90 Более 90
Сроднее значение прилагав - мых усилий при частом их при- менении, И; мужчины До 20 До 60 Более 60
женщины До 1 2 До 36 Болес 36
Статическая физическая на- грузка в течение смены прн Удержании груза или приложе- 1ии усилии, Н*С одной рукой: мужчины До 180 000 До 432 000 Белее
женщины До 1 08 000 До 960 000 432 000 Б олее
двумя руками* мужчины До 4.32 000 До 972 000 260 000 Более
у; 'И !Ч(4 И И’ До 2<)() 000 До 583 200 972 000 Более
583 9Q0
98
Пподал кекис табл 95
Виды и характеристики нагрузки 11 а г- г з к а
оптимальная (легкая) допустимая (средней тяжести) неб чаги- приятная (тл же а а я 1
с участием мышц корпуса и йог: мужчины До 612 000 До 1 296 000 Более
женщины До 376 000 До 777 000 1 296 000 Более
Перемещение (переходы) за До 4 До ю 7/ 7 000 Более 10
смену, км Монотонность: число трудовых действий Более 10 От 6 до Ю Менее. 6
в операции длительность повторяю- Более 80 От 20 до 80 Менее 20
щихся операций, с Неудобная рабочая поза Свободная, Периодиче- Периодиче-
(длительность нахождения в % удобная ское нахо- ское нахо-
от общего времени работы) поза ждение жден ие
в неудобной позе, до 25 % 8 неудобной позе, более 25 %
точки, определяются менее точно, чем объекты, расположенные ниже
ее. Более близкие объекты (15—35 см от тела) и объекты, расположен-
ные прямо над головой, определяются наиболее точно.
Амплитуда движений наиболее точно оценивается в пределах 8—
12 см, более короткие амплитуды переоцениваются, более длинные не-
дооцениваются. Длительность движения может оцениваться с точностью
0,1—0,2 с.
Количество и характер движений определяют физическую на-
грузку человека в процессе работы. Их оценки приведены в табл. 25.
Оптимальные значения нагрузки не приводят в конце смены к выра-
женному утомлению, они оказывают тренирующее действие, повышая
функциональные возможности организма. Допустимые значения на-
грузки не вызывают к концу смены чрезмерного утомления и отклонений
в состоянии здоровья в течение всего трудового периода.
Уменьшению утомляемости и повышению производительности
труда способствует соблюдение принципов экономии движений и энер-
гии, основанных на учете физиологических и биомеханических особен-
ностей двигательного аппарата.
К принципам экономии движений относят также следующие:
принцип непрерывности, в соответствии с которым каждое после-
дующее движение должно быть естественным продолжением преды-
дущего;
принцип параллельности, заключающийся в обеспечении одновре-
менности движений обеих рук, а также рук и ног работающего;
принцип благоприятных траекторий, предусматривающий воз-
можность симметричных, плавных, круговых, непрерывных движений
вместо несимметричных, зигзагообразных, прямолинейных;
принцип оптимальной интенсивности, обеспечивающий высокую
производительность труда при оптимальных значениях физического
и нервного напряжений;
4*
99
принцип ритмичности, заключающийся в регулярной повторяе-
мости движений через определенные (равные) промежутки времени
(наиболее благоприятным является естественный ритм);
принцип привычности движений, обеспечивающий автоматическое
их выполнение, что достигается тренировкой, в результате которой
вырабатываются динамические стереотипы действий.
Для моделирования рабочих движений необходимо знать зависи-
мости значений суставных углов в суставах руки от времени. В механи-
ческом анализе, проводимом для совершенствования рабочих движений,
зависимость суставных углов от времени представляется графически
или аналитически (табл. 26). Значения суставных углов определяются
значением угла между осями звеньев руки.
Таблица 26
Приближенные формулы зависимости суставных углов
I я \
в процессе работы от времени, выраженного в долях цикла lx — п — I
Вид движения Суставные углы Расчетные формулы
Поднятие груза на вытянутых ру- ках Угол сгибания в пле- чевом суставе Ь° = 66,5 — 40,8 cos ,v — — 4,5 cos 2х — 0,5 cos За
Свободное подия• тие груза Угол сгибания в пле- чевом суставе Угол сгибания в лок- тевом суставе b° = 39 — 34,6 cos x + -J- 4,3 cos 2a a0 = 174,1 + 8,3 cos x 4~ 4- 0,66 cos 2x — cos 3a
Ударные движе- ния Угол сгибания в пле- чевом суставе b* — 60,8 — 7,8 cos x -f- 4-4,1 cos 2a — 6,6 cos 3a — — 43,3 sin x H-- 4* 0,66 sin 2x — 2,6 sin 3x
Нажимные движе- ния (распиливание Угол сгибания в пле- чевом суставе ba — —45 — 3 4 cos x 4- 4- 5,1 cos 2a — 0,16 cos 3x
бруска) Угол сгибания в лок- тевом суставе a* = 84,4 — 30,8 cos x 4- 4- «J,8 cos 2x 4- 0,16 cos 3a
Движение вперед Угол сгибания в лу- чезапястном суставе mu == 147 — 4,1 cos x — — 0,1 cos 2x — 0,} cos За
Аналитическое выражение эмпирических кривых суставных углов
в процессе движения позволяет вычислить любое промежуточное зна-
чение исследуемого угла в каждый момент времени в секундах или долях
цикла движения, и его можно рассматривать как математическую модель
нормального движения. В основу расчета аналитических зависимостей
положен метод разложения периодических функций в ряд Фурье.
8. ХАРАКТЕРИСТИКИ НАДЕЖНОСТИ
Все аппаратурные системы включают как аппаратуру, так и пер-
сонал в их взаимодействии (отсюда термин — «система человек—
машина»). Следовательно, при оценке надежности системы инженеры
должны анализировать оба элемента. Нельзя рассматривать отдельно
надежность аппаратуры и надежность, обусловленную психофизиоло-
гическими факторг!ми.
Введение какой-либо новой составляющей в оценку надежности
снижает ее показатель, если -олько составляющая не характеризует
неизменно надежный элемент. Если при оценках надежности инженер
100
учитывает только факторы, характеризующие отказы аппаратуры, не
связанные с действиями персонала, то предполагается, что характери-
стики работы оператора приняты оптимальными (вероятность без-
отказной работы оператора г = 1,00). Так как известно, что в дей-
ствительности надежность работы оператора безусловно ниже, чем это
могло бы быть в идеальном случае, то инженер должен учесть в своих
оценках характеристики оператора. В противном случае оценки ока-
жутся грубо ошибочными.
О влиянии оператора на надежность свидетельствует большое
число отказов аппаратуры, возникающих по вине человека. Частота
отказов по вине человека составляет обычно от 20 до 95 % всех случив-
шихся отказов, отраженных в отчетной документации. Поэтому анализ
интенсивностей отказов только с точки зрения отказов самой аппаратуры
упускает из виду важный источник ненадежности системы. Факторы
инженерной психологии должны быть учтены при составлении про-
граммы обеспечения надежности. Взаимосвязь психофизиологических
факторов часто выражается менее точно и труднее поддается количест-
венной оценке, чем соотношение между характеристиками аппаратуры.
Последнее объясняется двумя основными причинами:
1. Оператор представляет собой значительно более сложную си-
стему, чем любая машина, работающая или мыслимая в будущем.
В настоящее время не может быть построена ни одна машина, способ-
ная полностью продублировать работу органов чувств и высшую нерв-
ную деятельность человека, например восприятие, опознавание и при-
нятие решений.
2. Оператору внутренне свойственна меньшая стабильность по
сравнению с машиной. На него оказывает влияние значительно большее
число факторов. Работа оператора зависит от его физиологического
состояния, степени усталости, воздействий окружающих условий
(например, шума),продолжительности обучения, побудительных мотивов
и стимулирования и других факторов.
Однако действие оператора можно оценить так же, как функциони-
рование аппаратуры, т. е. путем использования входных и выходных
параметров. Это дает возможность инженеру и специалисту в области
инженерной психологии для описания характеристик человека и ма-
шины пользоваться общим языком и применять один и тот же математи-
ческий аппарат при исследовании работы человека и машины.
На работу человека оказывают влияние столько случайных факто-
ров, что эффективная реакция человека может соответствовать надеж-
ности, которая изменяется от 0 до 0,9999. В связи с этим трудно вывести
обобщающие соотношения, охватывающие различные типы систем и
решаемые ими задачи. Это приводит к тому, что соображения, которые
можно использовать в соотношениях, характеризующих работу СЧМ,
в значительной степени носят качественный характер.
При нормальном функционировании человек может допускать
ошибки. Однако надежность аппаратуры, управляемой вручную, как
правило, выше по сравнению с более сложной автоматической аппара-
турой.
К снижению надежности могут приводить следующие факторы:
несоответствие РМ назначению и плохой порядок на нем;
плохое освещение, высокая температура и высокий уровень
шума;
некачественная конструкция приспособлений, ручных инстру-
ментов н контрольно-измерительной аппаратуры с точки зрения ин-
женерной психологии;
101
грjбое обращение при транспортировке, хранении или контроле
оборудования;
неправильная организация и планирование работы и нечеткая
передача информации о полученных результатах;
плохие рабочие инструкции и чертежи или их отсутствие;
недостаточное или плохое руководство;
плохой подбор и подготовка работников или отсутствие заинтере-
сованности в работе.
Все эти факторы способствуют совершению ошибок. Иначе го-
воря, вероятность появления ошибок увеличивается с ростом неудов-
летворительных характеристик процесса производства сискмы.
Типичные для производственных рабочих виды ошибок, вероятно,
известны всем инженерам по надежности. Эти ошибки можно свести
к двум основным типам.
I. Отклонения от схемной, конструкторской или технологической
документации при изготовлении и сборке; использование некачествен-
ных, неподходящих материалов пли детален, неправильный монтаж
схем, некачественная пайка или сварка, применение недопустимых
усилий при соединениях деталей, повреждение деталей, повреждение
деталей инструментом (образование вмятин, царапин и т. п.), разрезка
материалов ио неправильным размерам.
2. Игнорирование требований по проверке аппаратуры, что при-
водит к браковке удовлетворительно работающей аппаратуры или к
приемке неудовлетворительно работающей аппаратуры. Ошибки этою
типа являются одной из основных причин попадания в руки потребите-
лей дефектной аппаратуры.
Инженер может добиться большого успеха путем систематической
оценки характеристик производственного процесса в целях определения
слабых мест. Ниже описаны методы, которые могут оказаться полез-
ными.
Производится систематический анализ отчетов, составленных по
отказавшим и переделанным па заводе изделиям для определения доли
(в процентах), обусловленной ошибками человека, и выявления харак-
терных типов ошибок. К сожалению, в связи с запаздыванием во вре-
мени между появлением отказа или браковкой изделия и получением
отчета инженером по надежности, а также в связи с тем, что и отчете,
как правило, не указывается отдел или цех завода и конкретное лино,
ответственное за возникновение отказа, отчеты по отказам в лучшем слу-
чае представляют информационный интерес. Другая трудность заклю-
чается в том, что работники, составляющие отчеты по отказам, не-
охотно возлагают ответственность за отказ на самих себя или других
лиц, предпочитая вместо этого объяснить отказ функциональной при-
чиной.
Наблюдение за производственным процессом заключается в слежении
за выполнением производственных операций в процессе изготовления
изделия, сборки и проверки. При этом инженер делает свои выводы
относительно различных характеристик наблюдаемого производствен-
ного процесса. Эти характеристики, к которым относятся окружающие
условия, характеристики персонала, методы работы, материально-
техническое снабжение, конструкция аппаратуры, информационные
каналы, связанные с работой, и качество руководства могут быть иссле-
дованы с помощью опросных контрольных листов, заполняемых ин-
жешером Наблюдение за изделием по мере продвижения его но стадиям
производственного процесса гарантирует контроль каждого важного
102
аспекта этого процесса, а также обеспечивает полученис соответствую-
щей информации, по ко горой можно сделать обоснованные выводы.
После накопления информации с помощью контрольных листов и ее
анализа необходимо представить рекомендации на рассмотрение руко-
водителей производства. По истечепи!! 30—60 дней необходимо повто-
рить процедуру в том же отделе или цехе, чтобы убедиться в изменении
положения в результате реализации предложенных рекомен-
даций.
Наблюдение за производственным процессом должно включать
опрос отдельных рабочих .Однако на проведение индивидуальных бесед
приходится затрачивать слишком много времени. Более эффективный
метод — групповые беседы, преследующие цель сбора данных и обучение
рабочих.
Этот курс, направленный на улучшение качества изделия, рас-
считан па 4 ч, no 1 ч вдень; курс предназначен специально для про-
изводственного персонала отделов и цехов. Каждая группа насчитывает
не более 25 рабочих при желательном среднем составе в 15 рабочих.
Началу занятий предшествует десятидневная проверка ошибок, до-
пущенных в данном цехе или отделении. Необходимую информацию
можно получить из отчетов по приемо-сдаточным испытаниям н передел-
кам, а также путем анализа случаев брака и ошибок производственного
персонала, обнаруженных при проведении проверки. Эти данные ис-
пользуются при оценке эффективности обучения. Через 30 дней после
окончания курса обучения проводится сравнительная проверка про-
изводственных ошибок и брака. Разница между количеством и харак-
тером ошибок до обучения и после свидетельствует о мере эффективности
обучения.
В процессе обучения поощряются свободные высказывания и
обсуждения. Устанавливаются демократические порядки, при ко-
торых, насколько это возможно, устраняются любые проявления тра-
диционных взаимоотношений между педагогом и слушателями. На пер-
вых занятиях разъясняется вся система прохождения обучения. Поо-
щряются выступления слушателей о проблемах, с которыми они стол-
кнулись, и условия, которые, по их мнению, мешают эффективности
производства. В качестве материала для стимулирования дискуссии
используют ошибки, обнаруженные в результате десятидневной про-
верки, однако при проведении дискуссии ни к кому не предъявляют
каких-либо обвинений. На занятиях слушатели выносят на обсуждение
свои собственные проблемы, фиксируемые специально выделенным
лицом. Слушателям дается обещание исследовать каждую проблему
по существу. Анонимность информирующих лиц сохраняется пол-
ностью.
Для обеспечения доброжелательного отношения к проведению
обучения со стороны руководителей производства последним также разъ-
ясняется вся система обучения. Им пе разрешается посещать первые
три занятия, но они приглашаются посетить последнее занятие с тем,
чтобы они могли высказать свою готовность поддержать программу обу-
чения персонала и проанализировать проблемы, требующие решения.
Значение описанной выше системы обучения, направленной на улучше-
ние качества изделий путем уменьшения производственных ошибок,
заключается не только в повышении квалификации работников, но
и в выявлении производственных проблем, которые при других обстоя-
тельствах остались бы скрытыми. К этим проблемам привлекается
внимание руководства, и их подвергают дальнейшему исследо-
ванию.
103
Взаимный пересчет характеристик надежности, полученных при
различных установках на выполнение работы, проводится по при-
ближенным формулам:
р/с= 1 _/0,5(1-Р;б); (12)
Р;б= 1-2(1 -Р/с)2, (13)
где Р/с и Руг, — соответственно вероятность безошибочного выпол-
нения /-действия при установке на скорость и безошибочность работы.
На ранних этапах проектирования не всегда может быть известен
состав пульта управления п характер выполняемых оператором дей-
ствий. Для получения ориентировочных значений характеристик
надежности следует использовать данные табл. 27. При этом необхо-
димо и?леть в виду, что деление пультов на три степени сложности не
означает, что при проектировании СЧМ нужно учитывать характери-
стики надежности только одного типа пультов. Например, проектиру-
емый пульт может быть малой сложности по числу приборов, средней
сложности по числу логических условий, сложным по числу органов
управления. Возможны и другие сочетания.
Таблица 27
Обобщенные характеристики времени
и безошибочности выполнения оператором отдельных действий
на пультах разной сложности
Этапы работы oneptiTopa Характеристики Пульт
простой средней слож - пости слож н ый
Поиск, восприятие Общее число 1-7 5—15 10 — 30
и декодирование ин- формации Принятие решения приборов Т1, с 01. с рг Общее число 0,6 — 3,5 0,2—1,2 0,995 1—2 2.5 —7,0 0,8 —2,3 0,99 3 — 4 5,0 — 15,0 1,7 —5,0 0,95 5 и более
Выполнение при - логических усло- вий т2, с о2, с Р2 Общее число 4,5 —6,5 1.5-2,15 0,995 1 — 10 5,5 — 20,0 1,7 —7.0 0,995 7 — 20 15,0- 35,0 5,0 — 10,0 0,9 15 — 60
пятого решения органов управле- ния тя, с Oi, с р'з 1,5—1,0 0,5—1,3 0,995 3,0 —7,0 1,0 —2,3 0,97 5,0—10,0 1,7 —3,3 0.92
Примечание. Приведенные характеристики времени и надежности
работы оператора получены при установке его на работу с максимальной
скоростью
Чтобы получить доверительный интервал для вероятности Р/,
следует использовать результаты экспериментальной оценки по фор-
муле
V.
Сш'рг (1 - P)'V) г=1-а,
(14)
104
где о, — достоверность того, что истинная вероятность Pj лежит
в интервале от Р до 1; Р — ннжняя граница вероятности безошибочно;!
работы.
Для удобства пользования формулой (14) в табл. 28 приведены
результаты расчета значений Р при достоверности а = 0,8. При Ис-
пользовании других значений а необходимо проводить непосредствен-
ный расчет по формуле (14).
Таблица 28
Требуемое число опытов при исследовании надежности
Уровень надеж - пости Предельно допу- стимая погрешность определения ве- роятности Предельно допу- стимая ошибка репрезентативности Число опытов, необходимое для обеспечения тре- буемой точности определения ве- роятности
10'1 0,5- 10-» 0,25' 10--1 1,5-1 О2
10"2 0,5- 10'2 0,25- 10"’ 1.5- 103
1 О-3 0,5- Ю~3 0.25-IO’3 1,5 1 0‘
1 О’4 0,5- 10-4 0,25- 10-4 1,5- 1 0Б
Для определения числа опытов, которые нужно провести, чтобы
получить оценку вероятности Р] с допустимой погрешностью, следует
использовать данные табл. 29. Как видно из табл. 29, чем
выше уровень надежности (вероятность безошибочной работы), тем
большее число опытов тре-
буется для получения вероят-
ности Р! с заданной погреш-
ностью измерения.
Практическое примене-
ние характеристики надеж-
ности, приведенной втабл. 27,
находят при определении
надежности СЧМ. При этом
возможны два основных пути
их применения. Во-первых,
характеристики надежности
можно использовать в каче-
стве руководства при выборе
конкретного органа управле-
ния или индикации. При
проектировании СЧМ сле-
дует выбирать такие органы
управления и индикации,
которые обеспечивают наи-
большую вероятность надеж-
Рис. 51. График зависимости
вероятности безошибочной ра-
боты от коэффициента за-
грузки:
/ — J4 — номера действий в
табл. 31
105
Вероятность безошибочной работы
Ч пело
0,000
0.200
0,000
0,106
0,447
0,000
0,071
0,287
0,585
0,000
0,055
0,212
0,427
0,668
0,000
0,043
0,168
0,326
0,510
0,725
0.000
0,038
0,140
0,268
0,4 14
0,567
0,764
0,000
0,031
0,119
0,228
0,350
0,483
0,629
0,794
0,000
0,027
0,104
0.199
0,307
0,416
0,538
0,699
0,817
0,000 0,000
0,024 0,022
0,092 0,083
0,175 0,158
0,268 0,240
0,365 0.327
0.471 0,4 18
0,583 0,516
0,703 0,619
0,836 0,729
0,851
ной работы. Во-вторых, характеристики надежности можно исполь-
зовать для анализа надежности проектируемой СЧМ.
Для учета возможных условий работы необходимо иметь в виду
следующее. Влияние факторов рабочей среды учитывается в соответ-
ствии с данными табл. 30. Виды рабочей среды приведены в соответствии
с ГОСТ 21035—75.
Учет взаимного влияния отдельных действий можно проводить
с помощью коэффициента загрузки оператора К3, представляющего
собой отношение времени, необходимого оператору для выполнения
данного действия с максимально возможной скоростью, ко времени,
реально отводимому оператору. Зависимость Рj = f (К3) имеет вид
кривой второго порядка (парабола):
Р. = АК1 + BIG + C. (15)
J 3 J
Значения коэффициентов Л, В, С для выполняемых оператором
различных действий приведены в табл. 31. На рис. 51 графически по-
строены зависимости (15) для этих действий.
Для каждого из выполняемого оператором действий анализирует
условия их выполнения (факторы рабочей среды, наличие дефицита
времени, загрузку оператора). При необходимости с помощью формулы
(12), табл. 31 (или рис. 51) определяют поправочные коэффициенты,
учитывающие влияние конкретных условий выполнения данного дей-
ствия. Результирующую надежность работы оператора находят про-
изведением отдельных вероятностей безошибочной работы с учетом
найденных поправочных коэффициентов.
106
Таблица 29
(нижняя граница при а — 0,80)
и СП I.1TAIH И Й
И 12 13 14 1 5 16 17 18 19 20
0.000 6,020 0,075 О.НЗ 0.216 0,293 0,382 0,469 0.555 0,650 9.751 0,864 0,000 0.01 8 0.069 0,131 0.198 0,233 0,343 0.422 0,503 0,588 0,686 0.770 0,874 0,000 0,017 0,064 0,121 0,172 0,248 0,316 0,387 0,461 0,527 0,616 0.699 0,788 0,884 0,000 0,017 0,059 0,1 1 1 0,169 0,229 0,292 0,358 0,425 0.494 0,567 0,64 1 0,718 0,801 0,888 0,000 0,016 0,056 0,104 0,157 0,213 0,272 0,332 0,394 0,459 0,524 0.593 0,662 0.736 0,813 0,898 0,000 0,015 0,051 0,098 0,147 0,200 0,254 0,310 0,367 0,427 0,4 88 0,551 0,615 0,682 0,750 0.824 0.904 0,000 0,014 0,04 8 0,092 0,138 0,189 0,238 0,291 0,345 0,400 0,457 0.515 0,574 0.636 0.700 0.764 0,834 0,910 0,000 0,013 0,046 0,086 0,130 0,176 0.224 0.274 0,325 0,376 0,430 0,484 0,540 0,597 0,654 0,715 0.778 0,842 0,914 0,000 0,012 0,04 4 0,082 0,123 0,163 0,212 0,258 0,307 0,356 0,4 06 0,456 0,5 09 0.561 0,616 0,671 0,719 0,788 0,830 0,919 0,000 0,01 1 0,041 0.078 0,117 0,159 0,201 0.24 6 0,291 0,337 0,384 0,152 0,481 0,530 0,582 0,634 0,686 0,742 0,798 0,858 0,922
Таблица 30
Поправочные коэффициенты для учета влияния факторов
рабочей среды на характеристики надежност и
i> скорости работы оператора
Рабочая среда
Характеристики комфорт- н а я от носи* тельно дне ’-.им - фортяая экстре* мальнмя сверх- экстре- мальная
^Математическое ожидание времени выполнения операции т . 1,о 1,1 —1,2 1.2 - 1,5 1,5 —2,5
Среднеквадратичное отклоне* (0,15 — (0,3-г (0,5 — (0,7 —
ине, времени выполнен!им опера- ции О j -0,3) т/. -50,5) т, -0,7) т. 1,3) Г;
Вероятность безошибочного выполнения операции Р^ 1.0 0,95—0,9 0,0-0,7 Менее 0,7
Ошибка рассогласования (по точности) 6, % — 10- 30 30 — 50 56—80
Вероятность своевремен иого в-; юднипия операции р — - Р 'г. < ',,) 1,0 0,95 — 0,8 0,8—0,6 0.3
107
Таблица 31
Значения коэффициентов параболы
Ку но пор. Выполняемое действие Вероят - НОСТЬ Р] при /\ , - 1,0 Коэффи ЦИеНТЕэ!
А Ь С
1 Снятие отсчетов с электро* механических счетчиков 0,997 — 0,75 0,093 0,988
2 Снятие отсчетов с цифровых электромеханических счетчи- ков 0,995 — 0,006 0,003 0,999
3 Снятие отсчетов с декатрон- ных счетчиков 0,987 — 0,025 0,013 0,997
4 Снятие отсчета со стрелоч- ного измерительного прибора М-24 0,957 — 0,081 0,04 3 0,995
5 То же, с прибора М-52 0,944 — 0,105 0,056 0,993
6 Определение значения «норма», заданного зоной на шкале прибора 0,971 — 0,054 0,029 0,996
7 Снятие отсчета с цифрового индикатора 0.998 — 0,004 0,002 0,998
8 Снятие отсчета с проекцион- ного индикатора 0,999 — 0,002 0,001 0,998
9 Манипулирование тум (>ле - рами 0,94 1 — 0,1 1 1 0,059 0,992
10 Манипулирование кноп- ками 0.929 — 9,133 0,071 0.991
и Манипулирование блоки- ровочным ключом 0,939 — 0,1 15 0,061 0,992
12 Маи ипулирование клавп• шами 0,909 — 0,171 0,091 0.988
13 Манипулирование щеточ- ным переключателем 0,899 — 0,190 0,101 0,987
14 Фиксация загорания транс- паранта 0,974 — 0,049 0,026 0,997
108
9. ВРЕМЕННЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
Временные характеристики определяют время выполнения челове-
ком отдельных действий. Временные затраты при работе за пультом уп
равления приведены в т.:бл. 32, 33. Для удобства пользования они
приводятся раздельно для каждого из этапов деятельности оператора:
приема информации, ее анализа и переработки, осуществления управ-
ляющих воздействий. Пс.мимо этого для определения времени, затрачи-
ваемого на выполнение работ, связанных с обслуживанием аппара-
туры, необходимо знать временные характеристики выполнения раз-
личных двигательных операций:
Характер движения
Движение пальцами . . . ♦ . ........... . . , .
Движение ладонью .......................................
Нажатие рукой, ногой (на педаль)
Сгибание и разгибание:
ноги . , . , ..................
руки ......................
Ходьба (один шаг)...............................
Шаг в сторону на расстояние 50 cmi
одной ногой .....................
с, приставлением второй ноги к первой
Поворот корпуса на 4 5 — 90°:
и положении сидя .....................
стоя, с приставлением второй ноги к первой . . . . ,
Приседание;
движение вниз ..........................................
движение вверх . , .......................
Наклон, опускание на одно колено ..... .............. .
Подъем из предыдущего положения ................
Опускание на оба колена ..................... .........
Подъем с предыдущего положения ................... . . .
Установка предмета:
без точного положения..................................
без точного положения с прижимом........... , . . .
с сильным прижимом ......................... ......
В точное положение ...........................
В точное положение с прижимом ..........................
То же, с сильным прижимом ..............................
Вр(Мн выполнения, с
0,17
0,33
0,72
1,33
0,72
0,61
0,-75
1,50
1,25
1,56
1.04
1,15
2,50
2,76
0,36
0,72
1.80
0,55
0,90
2,23
Приведенные данные характеризуют затраты на выполнение соб-
ственно действий или движений, В необходимых случаях следует учи-
тывать также предшествующее им время скрытой реакции, т. е. проме-
жуток времени от момента возникновения раздражителя до начала ре-
акции на него. Учет скрытого времени имеет особенно большое значение
в случае необходимости выполнения оператором экстренных действий
(например, деятельность водителей различных видов транспорта, работа
в условиях дефицита времени п т. д.). Значения скрытого времени за-
висят от вида реакции:
Рефлекторные реакции Время реакции, с
На световое раздражение:
центральная часть сетчатки 0,16—0,18
периферийная часть сетчатки ............ 0,18 — 0,22
На слуховое раздражение .................... 0,14 — 0.16
На слуховое (световое) раздражение С выбором , . . . . 0,22 — 0,34
На болевое раздражение;
электрокожное . .... , . ........................ 0,10 — 0,12
тепловое .......................................... 0,36 — 0,40
На тепловое контактное раздражение 0,50—0,80
На холодное контактное раздражение ......... 0,35—0,45
Вестибуломоторная реакция:
на угловое ускорение ..................... 0,26 — 0,28
на прямолинейное ускорение............... 0,32 — 0,38
На обонятельное раздражение — воздействие паров:
релина ....................................... 0,90—1.00
линолеума ........................................ 0,70—0,89
древесно-стружечных плит..................... . 0,90 — 1,00
109
T <; б j] ИЦ» 3?
Вр-чкошц.ч* затраты оператора при анализе и переработке информации
Выполняемые действия Временные харя к‘1 еристп ки
T с оо /
Актуализация из памяти одного объекта (слова, сигнала) Перекодирование цифрового положения угла в зри- тельиый образ и обратно Выявление отношений признаков для восприня- тых геометрических фигур: по одному признаку по двум признакам по трем признакам Простейшее арифметическое вычисление Проверка логического условия; типа ИЛИ 1Д Ь7 0,7 1,5 2,2 1,0 0,29 0,2 0,3 0,1 0,2 0,4 0,09 0,1 1
типа И Решение комбинаторной логической задачи при числе условий п Четырехвыборное классификационное решение: по дизъюнктивно-связанным признакам по конъюнктивно-связанным признакам Решения типа силлогизмов при числе посылок р Наглядно-образная экстраполяция вектора в вооб- ражаемую точку пересечения с другим экстраполи- рованным вектором Глазомерная оценка расстояния между двумя точ- ками по заданному вектору-эталону 0,66 1/ 2 4 3 6 4 Н 5 20 * 60 1,7 1,5 р г, 2 7 4 16 6 19 11 25 1,0 2,5 0,21 0.25 0,1 0,1 0,2
НО
Таблица 33
Временные затраты оператора
по осуществлению управляющих воздействий
Времен л ые характеристи ки
Выполняемое действие В с о., с !
Сенсомоторная реакция при числе вы- боров т III т. /
1 2 4 8 0,15 0,30 0,50 0,60 —
Включение тумблера (одиночно распо- ложен него) • с усилием до 2 Н то .ко от 2 до 8 Н Нажатие кнопки (одиночно располо- женной): с усилием до 0.25 Н то же до 4 Н Отыскание органа управления при их труп ново м рас положе и и и Набор цифры на номеронабирателе те- лефонного типа Поворот переключателя Вращение маховиков и рукояток при сопротивлении до 5*10:< Н/м, радиусом до 50 мм » » 100 мм Захват пальцами управляющего органа, легко захватываемого при наличии помехи снизу или сбоку Разъединение двух предметов: свободное (без усилия) плотное (с легким усилием) тугое (со значительным усилием) Установка цифры декадным переключа- телем Перемещение руки на расстояние R (h > 10). см: к отдельно расположен ному органу к органу управления, находящемуся в группе Перемещение рычагов управления на 30 — 60 см одного рычага двух рычагов трех рычагов Набор четырехзначного номера на пульте Выдача команды посредством одной ю 10 кнопок Выдача речевой команды, состоящей из н фонем Выдача команды голосом (5 — 6 слов) 0,10 0,18 0,16 0,18 0,08 1,8 0,7 0.4 5 0,60 0,08 0,28 0.18 0,36 1.12 2,14 0,16 0,0067? 0,24 -1- 0,01 R 0,64 0,77 0,89 4,2 0,6 0,53н 3,0 0.02 0,02 0,03 0.03 0,04 0.90 0.011 ГТ
111
Скрытое время имеют также многие физиологические (в частности
вегетативные) процессы. Учет этого времени необходим при проведении
контроля состояния операторов. В этом случае скрытое время опреде-
ляет инерционность применяемого метода контроля:
Исследуемый показатель
Скрытое время, с
Глазо-сердечный рефлекс по изменению частоты пульса
Изменение частоты пульса в ответ на дозированную фи-
зическую нагрузку (ДФН)...............................
Реакция потоотделения в ответ на ДФН .......
Реакция расширения просвета сосудов в ответ на ДФН
Реакция сужения просвета сосудов в ответ на ДФН
5,2=1=0,3
1,2=1=0,1
4,3=±=0,2
7,8=1=1,0
8,9:<=0,9
Временные затраты оператора при приеме сигнальной информации
составляют:
Выполняемое действие Средняя длите леность, с
Чтение показания цифрового индикатора:
газоразрядная лампа ИН-1 ........................ 0,73
оптическое проекционное табло , ................. 0,4 5
семисегментный электролюминофор . 0.58
восьмисегментный электролюминофор................ 0,03
электролюминисцентпая шкала .............. 0,35
прибор типа «открытое окно» .............. 0,20
Работа с цифро-буквенным формуляром:
восприятие семизначного числа .............. 1,2
восприятие одной характеристики фор?1уляра .... 0,57
сравнение двух формуляров по идиому признаку . . , 0,38
выбор формуляра по минимальным (максимальным)
значениям одной характеристик .... 0,96
Считывание показания стрелочного прибора,
демпфированного.................... ............... 0.1
среднедемпфированного ........... ............... 1,0
малодемифированного.............................. 1.5
Восприятие оперативной единицы информации:
цифры пли транспаранта ..... ............ 0,2
условного знака . . , . ............ 0,3
знака со счетом.............................. 0,5
одной из четырех оперативных единиц информации
(в среднем)........................ . . 0,6
Элементарные акты приема информации (усредненные
данные по различным видам сигналов),
обнаружение сигнала . . .............. 0,1
опознание простого сигнала ...................... 0.4
Фиксация предмета глазами . ................ 0.28
Перемещение взгляда на ос градусов .............. . . 0,002 *| Ц:Ф4с/,
Переключение внимания (без перемещения голов».! и
взгляда);
для зрительных сигналов.............................. 0,1
для звуковых сигналов . ,........................ 0, 1 /
Чтение слова из п букв, мс ........................... 22 -ф 0.9/1
Поиск цели на одном из ста формуляров при различных
способах кодирования
мерцает только цель .... ................ Ю.ь
мерцает весь формуляр ......................... 10.9
мерцают все формуляры, кроме цели............... 14,0
мерцают все формуляры......................... , 23,1
нет мерцания............................. 26.8
Работа с дисплеем (с клавишей «маркер влево»):
установка маркера ........................... .... 0,35 — 3,1
набор на клавиатуре одного знака;
с самоконтролем .... .... 0.52
без самоконтроля ............... ... . . » , 0,50
Работа с дисплеем (без клавиши «маркер влево»):
установка маркера ... . .... . , . . 0,55 — 4,3
набор на клавиатуре одного знака;
с самоконтролем.................................. 1J0
без самоконтроля ......... .................... 0,50
112
Рис. 52. Определение чбьема зрительного восприятия:
а — в поле зрения попадают два элемента, л — 2; б — в «юле зрения попа-
дают девять элементов, /I —- 0
Для многих видов деятельности оператора процесс приема информа-
ции сводится к информационному поиску, т. е. нахождению на устрой-
стве отображения объекта с заданным признаком (проблесковое све-
чение, особая форма или цвет объекта, отклонение стрелки на заданное
положение и т. п.). Математическое ожидание времени поиска тПп
находится по формуле
т”" = ’ДйПн~ ?'ф’ (16)
где N — общий объем (число элементов) информационного поля; А! —
число элементов, обладающих заданным для поиска признаком; Т| —
оперативный объем зрительного восприятия; — длительность зри-
тельной фиксации.
Величина ц ограничена объемом оперативной памяти (4—6 элемен-
тов) и оперативным полем зрения а 10° (рис, 52). Длительность фик-
сации /ф зависит от способа кодирования информации (выделения иско-
мою объекта) и трудности решаемой задачи. Однако в условиях кон-
кретного информационного ноля величина /ф относительно постоянна
н является характеристикой принятых условий работы.
Задача
Поиск простых геометрических фигур ............. , . .
Поиск букв и цифр в таблицах . ............. . . . .
Поиск буквенно-цифровых формуляров...................
Поиск цели на экране локатора .......................
Ориентация и навигация при работе с локатором . . , ,
Работа с условными знаками-
поиск условных знаков ....................... .
ознакомление с ситуацией, обозначенной условными
знаками , .......................................
обнаружение изменений в знакомой ситуации, обо-
значенной условными знаками .....................
счет условных знаков ............................
С ped нес
значение /ф,с
0,18 — 0,20
0,30
0,31
0.37
0,63
0,25 — 0,33
0,63
0.55
0,52
В некоторых случаях данных, приведенных в табл. 49—51, может
оказаться недостаточно для определения времени выполнения работы
операторов. Тогда недостаюш.ие временные характеристики получают
опытным путем. Однако значения т,- и а,- ввиду их малой продолжи-
тельности и трудности фиксации моментов начала и окончания каж-
дого действия обычно непосредственно из эксперимента определены быть
не могут. Поэтому для их определения целесообразно применение сне-
113
ииа.тьных приемов, основанных на сочетании экспериментального и
аналитического методов. При этом предполагается проведение пеболь-
.: ого по объему эксперимента.
Суть метода заключается в следующем. Выбирают т различных
задач, решаемых оператором. Каждую задачу разбивают па т различ-
ных, но одинаковых для каждой задачи типов элементарных действий.
Число действий /'-го вида в z'-й задаче обозначим а^. Тогда среднее зна-
чение времени решения г'-й задачи равно
а/[Т1 + а/2Тз “ "Ь aimXm ~ Т/, (17)
где Ту — среднее значение времени выполнения /-го элементарного
действия (/ = 1, 2, ..., т).
Если имеется т задач, различающихся значениями ац, то можно
получить т линейных алгебраических уравнений с т неизвестными Ту.
Если при этом определитель системы отличен от нуля, то система имеет
единственное решение, в результате которого находятся величины Ту.
На основании теоремы о сложении дисперсий независимых вели-
чин имеем
а о2 + а +------К а - о2 = S2 (18)
‘1 т ‘
где а? — дисперсия времени выполнения /-го действия; S-1 — дисперсия
времени решения /-й задачи.
Дисперсии а'1 (/= 1, 2, ..., т) определяются в результате ре-
шения системы из т уравнения. Величины и S3 в формулах (17)
и (18) берутся непосредственно из эксперимента.
Близким к рассмотренному является также цикловой метод
хронометрирования. Для определения времени выполнения отдельных
действий их обычно объединяют в группы по три действия в каждой:
Т1 "Г Т2 4~ тз = ^11
Ti Jr Т1 + Т2 = h’
т,т + Т4 + Ti =
Ъ + Ет л- Т| =
(19)
где т4, .... т, — средние значения времени выполнения отдельных дей-
ствий; tlt ..., /4 — средние значения продолжительности выполнения
объединенных групп действий, эти значения получают из экспери-
мента.
Искомые величины находят но формулам:
т4 = k — /4; т2 = k — /3; т3 = k — /2; т4 = k — Д, (20)
где k — величина, определяемая из выражения
(21)
Выражения, аналогичные (19)—(21), могуг быть составлены также
для определения дисперсий времени выполнения отдельных действий.
114
Метод циклового хронометрирования может быть распространен
и на произвольное число п отдельных действий. Величины Ту и <Ту
находятся в этом случае по формулам:
(22)
где t. и S". — средние значения времени и дисперсии времени выпол-
нения групп из п— 1 объединенных действий, определяемые экспери-
ментально.
Погрешность определения величин ту зависит от проведенного чи-
сла опытов, которое определяется из выражения
1 №i)2
(23)
где q — допустимая относительная погрешность определения вели-
чины Ту.
Для элементов операторской деятельности величина q обычно вы-
бирается равной 0,05—0,10 (5—10 %).
Непосредственное применение формулы (23) не всегда возможно,
так как величины т(. и о2. заранее не известны. Поэтому величину N/
находят в несколько приемов. Вначале проводится N' наблюдений
(значение ЛГ определяется по табл. 34), в результате чего по формулам
(17), (18) или (19) определяются предварительные значения величин
1. и oj. Затем по формуле (23) определяется необходимое число на-
блюдений. Если N' < N/, то исследование необходимо продолжить.
Окончательно величину N/ находят для каждой пары значений ту
и о2., определяемых по формулам (17), (18) или (19). Искомым является
наибольшее из полученных значений Л'у.
Таблица 34
Ориентировочные значения N' числа наблюдений
Число выполняемых действий в гол Продолжительность одного действия, с
3.0 3,0 — 7,2 7.2 — 10,8 10,8 — 18 18 — 28,8 28,8- 43,2 43.2
Более 10 000 180 140 120 100 80 60 50
От I 000 до 10 000 100 80 60 50 40 30 25
Менее 1 000 80 60 50 40 30 25 20
Временные характеристики, приведенные выше, находят практиче-
ское применение при определении времени решения задачи оператором
(см. гл. 6). При этом нужно иметь в виду, что приведенные временные
характеристики получены для нормальных условий работы оператора
при установке его на максимальную скорость выполнения осуществля-
емых действий. Кроме того, приведенные характеристики определяют
115
время выполнения отдельных, изолированных действий вне связи их
с конкретной деятельностью.
Влияние факторов рабочей среды учитывается по табл. 30. Для
получения данных, характеризующих временные затраты оператора
при работе с установкой на безошибочность деятельности, можно ис-
пользовать упрощенные формулы пересчета:
т(б 2,3т/с; (24)
а?б « 2,3о?с + 0,5т?о, (25)
где т^ и o’j< — соответственно среднее значение и дисперсия времени
выполнения t-го действия при установке па безошибочность; т,с,
o'j — то же, при установке на скорость работы.
Кроме того, при определении времени решения задачи оператором
необходимо учитывать различные взаимные влияния выполняемых
действий: слияние отдельных сигналов в укрупненный сигнал (мета-
сигнал), взаимное влияние при последовательных действиях (оно вы-
ражается в наличии следовых процессов от предыдущего действия, что
может привести к появлению пауз в деятельности человека), взаимное
влияние при параллельных действиях (оно наиболее выражено при их
ав!оматпзапии).
Учет взаимного влияния проводится в соответствии со следующими
правилами.
Если однотипные действия выполняются в виде серии (например,
последовательное нажатие кнопок), то время выполнения первого
действия берется табличное, а время всех последующих действий
уменьшается на 40 %
Если стереотипная (выполняемая но известному алгоритму) по-
следовательность действий прерывается на решение другой, внезапно
возникающей задачи, то время выполнения первого (очередного) дей-
ствия после возвращения к прерванной задаче увеличивается на 25 %
при вероятности появления второй задачи 0,05—0,1, на 150 % при
вероятности пояилепия второй задачи менее 0,01.
Если оператор параллельно (или с быстрым переключением)
выполняет два ряда двигательных операций (например, переключает
тумблеры как правой, так и левой рукой), то время операций каждого
ряда увеличивается на 50%.
Более подробные рекомендации ио учету взаимного влияния от-
дельных действий и зависимости от их психофизиологической сущности
н места в выполняемой деятельности приводятся в работах [1, 24,
68].
10. АНТРОПОМЕТРИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
Антропометрические характеристики (АХ) определяют размеры
|ела человека и его отдельных частей. Их используют в возрастной мор-
фологии и соматологии при изучении конструкции и пропорций тела,
а также при конструировании промышленных изделий и рабочих
мест операторов, организации их труда, при проведении инженерно-
психологических и эргономических исследований и работ в области
I ЮТ
Апгропо'Л'трические характеристики являются случайными вели-
чинами, ьодчвнтиными нормальному закону распределения (рис. 53).
116
Рис. 53. Кривая нормального z - \
распределения
Необходимый диапазон из-
менчивости изучаемой (АХ)
задается либо в долях сред-
неквадратического отклоне-
ния о по отношению к мате-
матическому ожиданию Л1,
либо с помощью перценти-
лей *. Соотношения между
ними приведены в табл. 35.
Пользуясь данными
табл. 35, можно в каждом
конкретном случае рассчи- р
тать процент людей, размерам
которых будет удовлетво-
рять данная конструкция
(сиденье, кабина, пульт
и т. п.).
Их состав показан
АХ делятся па динамические и статические.
па рис. 54. Динамические АХ используют для определения объема ра-
бочих движений, зон досягаемости и видимости. По ним рассчитывают
пространственную организацию рабочего места, размах движений вра-
щающихся и селекторных переключателей, биомеханические модели че-
ловека и манекены. Основные динамические АХ приведены в табл. 36,
37 и на рис. 55.
Таблица 35
Исходные данные для выбора диапазона изменения
антропометрических характеристик
Интервал 11ерцентиль Количество людей, АХ которых содержится в рассматриваемом интервале, %
М rb 2.5 о 1-99 % 98
М 2о 2.5-97,5 % 95
М ± 1,65о 5-95 % 90
М 1,15о 12,5-87,5 % 75
Л-1 ш а 10—84 % 68
/И 0,670 25-75 % 50
К статическим АХ относятся размеры, измеренные в статическом
положении человека, сохраняющего при измерениях одну н ту же позу.
Условность и постоянство позы обеспечивают идентичность условий
измерений.
Статические размеры используют для установления размеров кон-
структивных параметров рабочего места пли изделия (высота, ширина,
глубина и т. п.), определения диапазона изменения в случае их регу-
лировки, а также при проведении ипжеиерпо-психологической эк-
спертизы и конструирования манекенов.
* Перцентиль — сотая доля измеренной совокупности, выражен-
ная в процентах, ей соответствует определенное значение антропометрической
характеристики.
117
Рнс. 54. Классификация антропометрических характеристик
Рис. 55. Зона досягаемости рук человека з вертикальной п.ч-хл-сгп;
/—у — номера зон досягаемости человека
1 18
Таблица 36
Амплитуда движений различных частей тела
Часть тел а Характер движения Угол поворота, град
среднее значение, М разброс М ± 1,65а
Рука, Разгибание (движение вверх) 85 50—1 10
сжимающая Сгибание (д в и жен ие вн из) 53 31—88
цилиндр Отведение (движение в сторону) Приведение (движение внутрь) Угол между продольной осью пред- плечья и осью цилиндра, зажатого в кулак Отведение из исходного положения Приведение из исходного положе- ния 40 100 179 73 22—59 20—54 90—100 153 — 215 40 — 89
Голова Наклон головы назад Наклон головы вперед Наклон головы вправо Наклон головы влево Поворот головы вправо Поворот головы влево 60 44 40 42 73 72 34 — 85 25 — 70 24 — 60 26 — 62 53 — 86 55 — 86
Стопа Разгибание (движение вверх) Сгнбаиие (движение вниз) Отведение (движение в сторону) Приведение (движение внутрь) 27 39 35 33 14 — 39 27 — 53 22 — 56 20—48
Таблица 37
Размеры зои досягаемости человека, мм
Номер позиции В вертикальной плоскости В горизонтальной плоскости
на рис.
для женщин для мужчин для женщин ДЛЯ мужчин
1 1400 1550 1370 1550
2 1100 1350 1100 1350
3 730 800 660 720
4 430 500 200 240
5 630 700 200 240
6 (260 1400 300 335
7 680 770 480 550
8 720 800 — —
Статические АХ могут быть линейными и дуговыми. В зависимости
от ориентации тела в пространстве линейные размеры делятся на про-
дольные (высота различных точек тела над полом или сиденьем), по-
перечные (ширина плеч, таза и т. п.), переднезадние (передняя дося-
гаемость руки и др.). Последние две группы линейных АХ иначе назы-
вают диаметрами.
119
Рис. 56. Основные размеры человека;
а — тела: 1—24 — номера частей тела в габл. 38; б — основные размеры го-
ловы и кисти рук человека; 1—10 — номера элементов головы и конечностей
в табл, 39
Особую группу статических АХ составляют габаритные размеры
тела. Они представляют собой его наибольшие размеры в разных по-
ложениях и позах, ориентированные в разных плоскостях. Габарит-
ными размерами определяется минимальное пространство, необходимое
человеку при работе.
Основные размеры из статических ЛХ показаны на рис. 56 и
в табл. 38, 39, В связи с процессом акселерации продольные размеры
120
Т а б л и и з
Статические антропометрические характеристики
Номер на рис. 56, а Основные размеры см
Поза Наименование характеристики мужч ин ы жен щины Область применення
М п М О
Стоя 1 Длина тела (рост) 167,8 5,8 156,7 5.7 Для работе определения высоты оборудования при стоя, высоты рабонго помещения
2 Длина тела с вытяну- той вверх рукой 213,8 8,4 198,1 7,6 Для определения зоны досягаемости по верти- кали прн размещении органов управления
3 Ширина плеч 44,6 2, 2 41,8 2,4 Для определения размеров рабочего места
4 Длина руки, вытянутой вперед 64,2 3,3 59,3 3,1 Для бине определения зон досягаемости по глу-
5 Длина руки, вытянутой в сторону 62, 2 3,3 56.8 3,0 Для определения зон досягаемости по фронту
6 Длина плеча 32,7 1,7 30,2 1,6 Для определения высоты расположения орга- нов управления и высоты рабочей поверхности
7 Длина ноги 90,1 4,3 83,5 4,1 То же
5 Длина бедра —• — — — Для определения высоты расположения орга- нов управления и высоты рабочей поверхности
9 Высота ротовой точки 151,3 5,6 14 2.2 5, 5 Для определения высоты установки микрофона
10 Высота глаз 155,9 5,8 145,8 5,о Для определения высоты рабочей поверхности и размещения средств индикации, зон обзора
11 Высота плечевой точки 137,3 5,5 1 28,1 5,2 Для определения высоты рабочей поверхности и высоты расположения органов управления
12 Высота ладонной точки 51,8 3,5 48,3 3,6 Для определения зон захвата
Поза Номер на рис. 56, а Наименование характеристики Основные размеры, см
мужчины женщины
Л1 о М о
Сидя 13 Длина тела 130,9 4,3 121.1 4,5
14 Высота глаз над полом 118,0 4,3 109.5 4,2
15 Высота плеча над по- лом 100.8 4,2 92,8 4.1
NO 16 Высота локтя над полом 65,4 3,3 60,5 3.5
NO 17 Высота коленей 50,6 2,4 46,7 2,4
18 Длина тела над си- деньем 88,7 3,1 84,1 3,0
19 Высота глаз над си- деньем 76,9 3,0 72,5 2,8
20 Высота плеча над си- деньем 58,6 2,7 56.0 2.7
21 Высота локтя над си- деньем 23,2 2,5 23.5 2.5
22 Длина предплечья руки 36,4 2.0 33.4 1.8
23 Длина вытянутой ноги 104,2 4,8 98,3 4,7
24 Длина бедра 59,0 2,7 56.8 2.8
Продолжение табл.
Область применения
Для определения высоты оборудования при
| работе сидя, выбора высоты кабины в машинах
I Для определения высоты рабочей поверхности.
: размещения средств сигнализации и индикации
Для определения высоты рабочей поверхности,
зоны управления рычагами
То же
. Для определения высоты сиденья
Для оценки высоты оборудования, размеров
зон расположения органов управления и индв-
каци и
Для размещения органов управления и инди-
кации
Для размещения органов управления, опре-
деления высоты рабочей поверхности
Для размещения подлокотников, определения
высоты рабочего места
Для определения зоны досягаемости по глу-
бине, размеров рабочего места
Для размещения органов ручного управления
Для определения размеров сиденья
(особенно в положении стоя) у молодых людей на 5—7 см больше, чем
у лип старших возрастных групп. В положении сидя эти различия
выражены гораздо меньше.
Приведенные в табл. 38, 39 АХ можно использовать либо непо-
средственно, если размер част тела по своей ориентации соответствует
данному параметру оборудования, либо путем перерасчетов, если ра-
бочая поза не соответствует той, которая принята при антропометри-
ческих измерениях. Правила использования характеристик, приведен-
ных в табл. 38, следующие:
определить контингент людей, для которых будет предназначено
проектируемое или исследуемое оборудование;
выбрать группу АХ, которая является основой для определения
размера конструкции оборудования;
установить, какому проценту работающих должно удовлетворять
данное оборудование, и с помощью перцентилей или долей а (табл. 35)
найти соответствующее ему значение АХ;
Таблица 39
Основные размеры головы и кисти рук человека
Часть тела Позиция на рис. 56 Размер, см
Наибольший Средний Наименьший
Голова 1 22,3 21,8 18,5
2 16,5 14,8 13,1
3 20,2 18,8 16,8
4 13,9 12,0 9,7
Рука 1 20,0 18,5 17,0
2 9,0 8,2 7,6
3 12,1 11,2 9,9
4 7,8 7,3 6,8
5 12,1 11,2 9,9
учесть соответствующие поправки на одежду и обувь.
Для правильной реализации этих правил необходимо учесть сле-
дующие рекомендации. При определении контингента людей необхо-
димо учитывать возрастные, половые и национальные различия. Учет
возрастных различий основывается на биологических особенностях раз-
личных стадий индивидуального развития. При решении инженерно-
психологических задач ориентируются на усредненные АХ взрослого
населения страны.
Половые различия особенно важно учитывать в тех случаях, когда
одно и то же оборудование предназначено одинаково как для мужчин,
так и для женщин. В этих случаях рекомендуется, чтобы нижняя гра-
ница АХ соответствовала 50-му перцентилю для женщин, а верхняя —
95-му перцентилю для мужчин.
При проектировании оборудования следует обращать внимание
также на национальные различия АХ. Если оборудование предназна-
чено строго для одного какого-то региона, то следует учитывать АХ
населения данного региона. Если изделие предназначено для населения
всей страны, то следует брать данные наиболее многочисленных нацио-
нальностей страны.
123
При выборе АХ, подлежащих уче:у при решении инженерно-
психологических задач, руководствуются следующими рекомендациями:
Характеристики
Амплитуда движений го-
ловы
Амплитуда движений
руки
Зоны досягаемости
Размеры руки
Размеры туловища
Габаритные размеры
Практическое использование
Для определения зон видимости н обзора
Для определения углов перемещения
вращающихся и поворотных переклю-
чателей
Для определения размеров моторного
поля
Для обеспечения удобства обслужива-
ния и доступа к элементам оборудования
В соответствии с данными табл. 38
Для расчета минимальных пространств,
занимаемых человеком, минимальных рас-
стояний между работающими; для расчета
размеров проемов, проходов, люков и
лестниц
Рекомендации по АХ должны соответствовать определенному кон-
тингенту людей. Выбор контингента зависит от назначения параметра
оборудования и характера его использования. В тех случаях, когда
оператор должен что-то доставать, до чего-то дотягиваться, следует
исходить из минимальных значении АХ. Поэтому минимальными таб-
личными данными необходимо пользоваться при определении зон дося-
гаемости, а максимальными — при определении размеров кресла,
высоты пиши для ног и т. п. Средние значения следует использовать
при определении центра лицевой панели пульта управления, зон раз-
мещения индикаторов и органов управления. Например, высота и
ширина различных проемов рассчитывается на основе размера Л4 +
—1-1 ,65су, высота сиденья — на основе размера 7W для мужчин, глубина
и ширина сиденья — на основе размера Л1 -1,65а для женщин и т. д.
Рассмотренные выше рекомендации относятся к проектированию
оборудования с нерегулируемыми параметрами. При проектировании
оборудования с регулируемыми параметрами диапазоны регулировки
должны устанавливаться в соответствии с пределами изменчивости
данного антропометрического признака, который определяется в пре-
делах соответствующих перцентилей в соответствии с рассмотренными
ранее рекомендациями.
При использовании ЛХ, приведенных в табл. 38, необходимо иметь
в виду, что все АХ приводятся для обнаженного тела. Для учета по-
правок на одежду и обувь необходимо использовать данные табл. 40.
При практическом использовании рассмотренных АХ необходимо
учитывать так называемые маскирующие антропометрические признаки.
К ним относятся:
высота фундамента оборудования над уровнем пола, которая может
достигать 100—250 мм;
уменьшение (увеличение) роста оператора на 40—50 мм за счет
расслабления (легкого приподнятия) тела;
легкий наклон корпуса без напряжения до 2—10° вперед и в сторону
при работе сидя и стоя; при таком наклоне расстояние до органов уп-
равления уменьшается на 100—120 мм;
124
Таблица 40
Поправки на одежду и обувь для некоторых размеров тела
1 fan меновая не признака Увеличение на одежду, мм
легкую тяжелую
Высота плеч в положении стоя 30 49,5 и более
Рост в положении сидя (без голов- — 5,0 —7,5
кого убора)
Высота глаз в положении сидя — 5,0 —7,5
Высота плеч в положении сидя 5,0 30,0 — 32,5
Высота колена в положении сидя 25,0 37,5 и более
(обувь + одежда)
Длина руки (вместо с мышцами 7,5 12,5
спины) (с перчатками)
Длина плеча 5,0 25,0
Ширина плеч /, о 37,5
Длина предплечья с кистью 5,0 20 — 25
(с перчатками)
Ширина локтей 12,5 100—125
Длина ладони Функционально не увеличивается
Ширина ладони (на уровне за- — 7—5 — на шерстяные
пястья) н кожаные перчатки
Ширина грудной клетки / & 15,0
Передне-задний размер грудной 12,5 50,0
клетки
Толщина ягодиц 25,0 62,0
Длина бедра 5,0 17,5
Ширина бедер 12,5 37,5 и более
Ширина коленей 12,5 50,0
Длина стопы (уличная обувь) 30.0 30,0
небольшой шаг в сторону или перенос центра тяжести с одной
ступни на :другую, что позволяет уменьшать расстояние до боко-
вых элементов управления на 150—
200 мм;
расстояние между оператором и
передней плоскостью станины, которое
обычно составляет 150—200 мм;
высота деревянных решеток, под-
кладываемых под ноги, которая может
составлять 50—80 мм.
Влияние маскирующих антропо-
метрических факторов учитывается
путем соответствующего увеличения
(уменьшения) той или иной АХ. При
проектировании оборудования и орга-
низации труда специальных групп
населения (узко возрастная, профес-
сиональная, национальная и др.),
приведенных в табл. 36—39, АХ
может оказаться недостаточно. В этом
случае возникает необходимость полу-
чения дополнительных АХ, свой-
ственных для данной группы на-
селения.
Рнс. 57. Позы человека при
антропометрических нзмере-
ниях:
В, Bs; В$^ базовые точки от-
счета
125
Основные рекомендации по проведению антропометрических изме-
рений сводятся к следующему. Измерения необходимо проводить
I1 одно и то же время суток (лучше в первой половине дня), на обнажен-
ном теле и при постоянстве позы измеряемою. При измерении продоль-
ных размеров, диаметров и периметров, а также большей части габа-
ритных размеров в положении стоя корпус измеряемого должен быть
выпрямлен, руки без напряжения вытянуты вдоль тела ладонями внутрь,
пальцы выпрямлены, пятки сближены, носки развернуты. Некоторое
исключение составляют обхватные габаритные размеры, при измерении
которых поза измеряемого должна быть ближе к естественной, но без
излишнего расслабления.
В положении сидя измерения следует проводить на специальном
стуле с плоским горизонтальным сиденьем, высокой плоской спинкой
с углом наклона по отношению к сиденью 90°. Конструкция стула
должна предусматривать возможность индивидуальной регулировки
высоты сиденья для каждого измеряемого в соответствии с длиной его
голени. Ориентиром для установки высоты сиденья может служить
высота подколенного угла над полом. При проведении измерений необ-
ходимо следить, чтобы корпус измеряемого был выпрямлен, голова
ориентирована в глазнично-ушной горизонтали, руки лежали на коле-
нях, ноги согнуты в коленных суставах под прямым углом, колени и
стопы сомкнуты (рис. 57).
Для проведения измерений можно использовать следующий ин-
струмент: антропометр, большой и малый толстотный циркуль, широ-
томер, скользящий циркуль, полотняную ленту.
Нис. 58, Учет антропометрических характеристик при решении инженерки-
психологических задач
126
Порядок использования рассмотренных ЛХ при решении инженер-
но-психологических задач сводится к следующему (рис, 58). Антропо-
метрические требования с помощью методов соматографичсского анализа
(см. н. 7 гл. 3), проектографин, аналитических методов позволяют вы-
брать и обосновать рабочую позу оператора, определить его моторные
и сенсорные характеристики. При проектировании СЧМ и организации
труда операторов ЛХ используют для решения таких задач, как опре-
деление размеров системы управления и обслуживания СЧМ, компо-
новочных характеристик аппаратуры и размерных характеристик ра-
бочего пространства. Решение всех этих вопросов обеспечивает антро-
пометрическое соответствие оборудования и рабочего пространства
возможностям и характеристикам оператора.
ГЛАВА
ИНЖЕНЕРНО-ПСИХОЛОГИЧЕСКИЕ
ТРЕБОВАНИЯ К ТЕХНИКЕ
1. ОБЩИЕ ПОНЯТИЯ
ОБ ИНЖЕНЕРНО-ПСИХОЛОГИЧЕСКИХ ТРЕБОВАНИЯХ
Инженерно-психологические требования (ИПТ) — эго требования
к СЧМ (ее подсистемам, звеньям, элементам), определяемые характери-
стиками человека-оператора и устанавливаемые для оптимизации его
деятельности (ГОСТ 22973—78). ИПТ учитываются в процессе проекти-
рования, производства и эксплуатации СЧМ и предъявляются к раз-
личным ее элементам и системе в целом. Различают общие и частные
ИПТ. Общие требования характерны для групп (класса) СЧМ, частные
обусловлены назначением и особенностями эксплуатации конкретной
СЧМ.
Учет ИПТ необходим для обеспечения рационального распределе-
ния функций в СЧМ; рациональной организации рабочего места на
основе учета в конструкции оборудования инженерно-психологических
характеристик и свойств человека; соответствия технических средств
возможностям человека по приему и переработке информации и осуще-
ствлению управляющих воздействий; оптимальных для жизнедеятель-
ности и работоспособности человека показателей производственной
среды.
В наиболее общем виде ИПТ направлены на обеспечение максималь-
ной эффективности СЧМ при соблюдении допустимых норм деятельно-
сти человека н надежности технических средств. Эта задача формализу-
ется как требование максимизировать целевой функционал
Э = гр(х1, х2..хп; уг, у2, . . ., у,п; zt, z2.г,) (26)
при выполнении ограничивающих условии:
*1 < xi дсп (Z = 1,2... п); (27)
Vi- < У] доп (/ = 1,2,.. т); (28)
zit < доп (/г = 1, 2, . /), (29)
где Э — показатель эффективности функционирования СЧМ; xt, yt,
Zk — соответственно характеристики деятельности человека, техниче-
ских средств и факторов производственной среды; х. доп, у) д011, г/; д(н1—
допустимые значения этих характеристик.
ИПТ классифицируют по ряду признаков. Основными из них явля-
ются предметно-функциональный (ГОСТ 22973—78) и признак но раз-
личным уровням свойств человека (['ОСТ 16035—70).
В зависимости от вида учитываемых свойств и характеристик че-
ловека-оператора требования различают гигиенические, антропометри-
ческие, физиологические, психофизиологические и психологические.
Гигиенические требования определяют безвредные и безопасные
условия жизнедеятельности человека, обусловливают роль среды
в СЧМ. Их составляют на основе санитарно-гигиенических нормативов
128
рекомендаций. Гигиенические требования обеспечивают соблюдение
норм микроклимата и ограничивают воздействие вредных и опасных
факторов производственной среды.
Антропометрические требования обусловлены антропометриче-
скими характеристиками и свойствами человека: размером, формой и
весом человеческого тела и его частей в статике и динамике.
Физиологические требования учитывают энергетические возмож-
ности мышечного аппарата человека при эксплуатации техники, опре-
деляют силу, быстроту, выносливость и другие физические свойства
человека. Многие из требований этой группы составлены на основе
принципа экономии движений, т. е. их оптимального характера, по-
следовательности, темпа и ритма.
Психологические требования определяют соответствие СЧМ и ее
элементов психологическим особенностям человека. К ним относятся
особенности восприятия информации, памяти, мышления человека и
закрепления им вновь приобретенных навыков. Психологические тре-
бования учитывают возможности участия человека в информационном
взаимодействии в СЧМ, их влияние на легкость и быстроту формирова-
ния навыков человека, а также на объем и скорость восприятия и
переработки информации человеком.
Рассмотренные требования предъявляют к различным элементам
СЧМ: органам управления и индикации, к системам отображения и
ввода информации, эксплуатационной документации, рабочим местам
операторов, пунктам управления. Многие из ИПТ необходимо учиты-
вать также в процессе художественного конструирования машин, обо-
рудования и рабочих мест операторов.
Важнейшим условием эффективного внедрения ИПТ при проекти-
ровании, производстве и эксплуатации СЧМ является их стандартиза-
ция и нормирование. Основные направления стандартизации инженер-
но-психологических норм и требований следующие.
Во-первых, разработка государственных стандартов на термино-
логию и общие требования к элементам СЧМ. Перечень таких стан-
дартов приведен в прил. 1. На основе ГОСТов разрабатываю’ от-
раслевые стандарты (ОСТ) и руководящие технические материалы по
инженерной психологии, а также стандарты сдельных предприятий.
Во-вторых, ИПТ вводят в стандарты на технические требования
к некоторым видам промышленной продукции. Например, они учтены
в стандартах на измерительные приборы, кабины транспортных средств,
промышленное оборудование. Особенно широко их учитывают при раз-
работке системы стандартов по безопасности труда (ССБТ).
В-третьих, с учетом ИПТ разработаны нормативные документы,
регламентирующие нормы и требования к проектированию производ-
ственного оборудования и помещений.
Обладая юридической силой, указанные нормативные документы
способствуют эффективному внедрению инженерно-психологических
норм и требований в практику проектирования, производства и эксплу-
атации СЧМ.
2. ТРЕБОВАНИЯ К СРЕДСТВАМ ОТОБРАЖЕНИЯ
ИНФОРМАЦИИ
Средства отображения информации (СОИ) предназначены для предъ-
явления человеку данных, характеризующих состояние объекта управ-
ления или его параметры, ход рабочего процесса, состояние каналов
связи н т. п. Эти данные можно предъявлять человеку в количественной
5 Ломов Б. Ф. и др. 129
Рис. 50. Классификация среде*а отображения информации
и качественной, в том числе и картинной форме. Для правильной
передачи человеку информации необходимо учитывать следующие
ИПТ. Объем, состав и форма предъявления информации должны соот-
ветствовать как решаемым задачам, так и психологическим возмож-
ностям человека. Сигналы должны быть лаконичными, так как быстрота
и точность приема, переработки информации оператором приблизи-
тельно пропорциональна количеству элементов, которые оператор
должен держать под наблюдением. Форма информации не должна
требовать от оператора дополнительного перекодирования. Общий
объем информации должен способствовать максимально возможной
разгрузке оперативной памяти человека, чтобы не снижать качества
его работы. Сигналы системы информации должны обеспечивать опе-
ратору возможность предвидения общей ситуации и результатов своих
действий. Характеристики сигналов должны обеспечивать необходимый
уровень дифференцированного восприятия этих сигналов. Объем ин-
формации должен исключать как недогрузку, так и перегрузку. Ин-
формация должна подаваться таким образом, чтобы оптимальный уро-
вень бодрствования оператора оставался постоянным.
Конкретные типы СОИ, их количество и способы взаимного размеще-
ния выбирают с учетом особенностей работы анализаторов человека,
закономерностей формирования оперативного образа объекта управ-
ления, характера функций оператора в СЧМ, последовательности и
степени важности выполняемых операций, требуемой скорости и точ-
ности работ. Классификация средств отображения информации приве-
дена на рис. 59.
Существующие СОИ по воздействию на органы чувств оператора
можно разделить на визуальные, акустические, тактильные, проприо-
цептивные (табл. 41).
130
Таблица 41
Группы и подгруппы индикаторов
Группа 1 (одгрупна Средства, используемые для выделения каждого индикатора
Визуал ьн ые Условные, световые, изобразительные шкаль- ные и цифровые, пе- чатный материал, ком- плексные системы Яркость, контрастность, вре- менные характеристики» цвет» текстура, движение, расстоя- ние, информационная емкость» способ кодирования
Акустические Речевые, сложные неречевые, использую- щие чистые тона Частота, громкость, отноше- ние сигнала к шуму, конфигура- ция, тембр, направление источ- ника звука, временные харак- теристики
Тактильные Вибрационные Вибрация, интенсивность, конфигурация, текстура, движе- ние, временные характеристики
Проприоцеп- тивные Статические, динами- ческие Градация механических воз- действий: силовых, перемещав тельных, колебательных
Так как наибольшее количество информации человек получает
через зрение, для отображения ее используют разнообразные визуаль-
ные элементы индикации па основе физических эффектов, пригодных
для применения в индикаторной технике: лампочки накаливания,
стрелочные измерительные приборы, оптико-механические проекци-
онные приборы, плазменные газоразрядные и электролюминесцентные
индикаторы, электронно-лучевые трубки, полупроводниковые свето-
диоды, жидкие кристаллы и др.
Кодирование зрительной информации (ГОСТ 21829—76) оказывает
большое влияние на надежность и эффективность приема и переработки
информации человеком. При кодировании различных качественных
и количественных характеристик объектов можно использовать алфа-
виты различных видов (табл. 42).
Существует ряд относительно независимых параметров, по которым
следует строить и оценивать алфавиты кодовых сигналов. К числу та-
ких параметров относятся: модальность сигнала, длина алфавита,
т. е. число символов, образующих алфавит, мера абстрактности кода,
компоновка знака или группы знаков.
Вид алфавита следует выбирать с учетом характера передаваемой
информации и задач, решаемых оператором для обеспечения максималь-
ной скорости, надежности обнаружения, различения, идентификации
и декодирования информации человеком.
Главную роль в опознании знака играет его контур, который
должен быть хорошо различим (иметь достаточный угловой размер и
яркость) (табл. 43). В зависимости от признаков отображаемого объекта
к контуру добавляют внутренние и наружные детали, буквы и цифры,
кроме того, используют цвет (табл. 44).
При выборе способа кодирования следует принимать во внимание
возможную допустимую длину алфавита сигналов (число символов,
5* 131
Таблица 42
Характеристика способов кодирования
Код Возможп ый вариант Дл и на алфавита Применение
Условные знаки 200 — 1000 Отображение качествен- ных характеристик объектов: типа, структуры, функций
Буквы и знаки пунктуации А б 1? 42
Математические знаки + - 15 Отображение аналитиче- ских зависимостей, указа- ние операций
Абстрактные геометрические фигуры АПО 8—16 Отображен ие качествен• ных характеристик объектов
Ориентировка линии в про- странстве 12—16 Отображение положения объекта в пространстве, его направления, а также изме- нения величин
Цветовой тон — 1 1 Отображение качествен- ных характеристик объекта! типа, принадлежности, со- стояния
Цифры 1, 2 0 10 Отображение количествен- ных характеристик объекта, а также (иногда) и каче- ственных
Позиция □ □□ 4—9 Отображение позиции объ- екта в пространстве, а также (иногда) состояния
Число точек (или геометри- ческих элемен- тов) 5—7 Отображение количествен ных характеристик объекта (для визуального сравне- ния)
Площадь геометрической фигуры □ □□ 3 — 5
132
Продолжение табл. 42
Код Возможный вариант Длина алфавита При мснеи ие
1пп линии > — •— 1 4 Отображение контуров, траекторий движения, типа объекта
Дл ина линии 6 Отображение величин (для зрительного сравнения)
Штриховка 4 Отображение типа объек- та, его принадлежности, со- стояния
Стереоскопиче- ская глубина — 3 Отображение простран- ственного положения объек- та, а также (иногда) состоя- ния
Яркость — 4 Отображение состояния объекта
Ч астота мельканий — 4
Ширина линии 3 Отображение типа объекта
Таблица 43
Оптимальные условия различения и опознания знакэз
Условия различения и опознания Знак
простой средний сложи ы й
Угловой размер, угл. мин 13—18 21—26 35—40
Величина контраста, % / о 8 й 90
Критическая частота мельканий при яркости 50 кд/м’', Гц 1 6,5 19,5 22,0
Время безошибочного восприятия (по 3,25 4,53 5,78
показателям латентного периода речевого отлета), с Время безошибочного опознания (по показателя м ла [-ситного периода речевого ответа), с 1,79 1,62 1.52
133
Таблица 44
Рекомендуемый цвет кода
Категория информации Рекомендуемы!! инет
основной донолни - тельн ы й
1. Предупреждающая информация носит осведомитель ньи! характер, содержит сведе- ния об общей обстановке (исключая аварий- ную) и рекомендации для принятия мер, оставляя за оператором право выбора окон- чательного решения Желтый Бел ый
2. Предписывающая информация носит ко- мандный характер, требует или разрешает вы- полнение строго определенных действий. К этой категории можно отнести и информа- цию проверочного характера, указывающую на исправность или готовность к работе тех или иных устройств Зеленый Синий
3. Запрещающая информация носит ава- рийный характер, накладывает строгие огра- ничения на выполнение или запрещение тех или иных действий, указывает на неготов- ность к работе или неисправность того или иного объекта Красный Оранжевый
образующих алфавит), а следовательно, и возможный объем инфор-
мации на символ, число и характер признаков объекта, кодируемых
с помощью того или иного способа, и характер решаемых оператором
задач. Учитывают также величину информационного поля, необходи-
мую для отображения информации; условия работы человека; техни-
ческие возможности аппаратуры, генерирующей сигнал; ее стоимость,
габариты и т. п.
Наиболее универсальным является цифро-буквенный код, который
позволяет передать с помощью сравнительного небольшого по длине
алфавита любую по объему и характеру информацию. Большими воз-
можностями обладают также условные знаки и абстрактные геометри-
ческие фигуры. Однако увеличение информации, передаваемой с по-
мощью этих кодов, требует и увеличения длины алфавита. Но, исполь-
зуя условные знаки, можно широко применять принципы мнемоники,
что повышает эффективность и надежность опознания. Возможности
остальных способов кодирования ограничены и их целесообразнее
всего использовать как дополнение к цифро-буквенному и знаковому
кодированию.
В целях улучшения различимости и опознаваемости, упрощения
сложности технических устройств следует применять многомерное коди-
рование, т. е. использовать комбинации способов кодирования.
Стрелочные и шкальные индикаторы (ГОСТ 22908—78) являются
самыми простыми приборами, которые передают оператору как качест-
венную, так ц количественную информацию. Для считывания показаний
с визуального прибора с наибольшей точностью и без ошибок при кон-
струировании и выборе стрелочных индикаторов необходимо учитывать
инженерно-психологические рекомендации (табл. 45, 46, 47). Движение
стрелки по неподвижной шкале предпочтительнее подвижной шкалы
с неподвижной стрелкой. Не следует применять приборы, у которых
134
Таблица 45
Рекомендации по конструированию шкал, циферблатов индикаторов
Основная характери- стика Шкалы и циферблаты Требование
Модуль оцифровКП t з и а 1 2 3 4 5 5 10 15 20 25 10 20 30 40 50 Наиболее удобные для чтения десятичные модули оцифровки
Число деле- ний шкалы 0 10 L-'.j h а а । J 0 10 1 1 i Число делений должно позволять легко считывать показания
Ориентация
цифр
Для легкости чтения цифры ори-
ентируются в соответствии с типом
используемой шкалы
Ориентация
цифр при
кспользова
нии неполной
шкалы
Между началом и концом невод-
ной круговой шкалы должен б«ять
видимый промежуток, значение ко-
торого больше основного деления
Ориентация
цифр
счетчика
1лОХО
Цифры в окне должны появлять-
ся в вертикальном положении, при-
чем не менее двух одновременно
Неравномер-
ность оциф-
ровки шкал
5 89 2,° 2,7
1 н 1 I
Плохо
Необходимо избегать неравномер-
ность разбивки шкал ввиду слож-
ности интерпретации показаний!
135
Продолжение табл. 45
Основная характери- стика Шкалы и циферблаты Требование
Число делений для одинаковых модулей оцифровки пло ха Использование приборов с раз- личным числом делений на модуль оцифровки на одной панели запре- щается
Возрастание показаний приборов Цифры должны возрастать в на- правлении движения часовой стрел- ки слева направо или снизу вверх
Таблица 46
Рекомендации по конструированию указателей н делений
шкал индикаторов
Основная характеристика Указатели н шкалы Требование
Расположение
указателей н деле-
ний шкалы
Указатели и деления шка-
лы должны быть расположе-
ны так, чтобы указатель был
близок к делениям, но не
перекрывал оцифровку
Цветовое
деление зов
на шкале
прибора
Способствует быстро-
му определению состоя-
ния: зеленый — нор-
мально; желтый — предо-
стережение; красный —
опасность
136
Продолжение табл. 46
Основная карактеристика Указатели и шкалы Требование
Установка стрелки т Расстояние между концом стрелки и делением шкалы должно быть минимальным, ие более 1,5 мм
Форма стрелки II t А Рекомендуется использовать простую клиновидную форму
Расположение стрелки относитель- но циферблата Стрелку следует располагать так, чтобы параллакс свести к минимуму
Размер коичнка
стрелки
Кончик стрелки должен быть
такой же ширины, как самое
малое деление
Кодирование
стрелки цветом
Стрелку и деления следует
окрашивать в одинаковый цвет
137
Таблица 47
Рекомендации но конструированию стрелочных индикаторов
Основная характеристика Стрелочные индикаторы Требование
Установка на лице- вой панели Ф®---jc' J Необходимо уст анавл н- вать в плоскости, перпенди- кулярной линии взора
Выполнение цифр на шкале /X 3-п Г40) ? J Ц-зо( L . Па) 1 - 0- • 1 Цифры должны быть про- стыми н нанесены верти- кально
Установка стрелок приборов при одновре- менном контрольном считывании ©’©© 0 ЕЕЗ Стрелки должны иметь одинаковое направление
Выделение рабочих н перегрузочных диапазо- нов Диапазоны кодируют цве- том либо формой
Выбор системы деле- ний и цифр ,0 А Ф (<э2 0 Для шкал, установленных на одной панели, системы делении и цифр должны быть одинаковыми
Выбор цвета фона шкалы, цвета делений н надписей °y4\zW JBI Необходимо сохранять максимальную контраст- ность
138
Таблица 48
Характеристика знаковых элементов шкал приборов
(при яркости объектов по менее 0,3 кд/м2)
Параметр элементов шкалы Условия использованвя Рекомепдуемое значение
Высота цифр и букв 11оказапия, используемые непосредственно в работе* при высоких требованиях к надеж- ности, точности или скорости считывая»я: па неподвижных шкалах на подвижных шкалах Знаки вспомогательных ин- струкций и маркировочные надписи 14 — 25 угл. мин 12 — 25 угл. мни 6 — 25 угл. мин
Отношение шири- ны цифр или букв к высоте знака На шкалах с указателями На счетчиках 3 : 5 или 2 : 3 2 : 3 илн 1:1
Толщина основных линий в цифрах и буквах При прямом световом кон- трасте При обратном контрасте 1/6—1/8 высоты знака 1/10-1/13 высоты знака
Интервал между буквенными или циф- ровыми знаками — 1/1-1/2 ширины знака
Расстояние между соседними делениями При прямом световом кон- трасте При обратном световом кон- трасте Не менее одной ширины отметки шкал ы Не менее двойной ши рины отметки шкалы
подвижны и шкала, и стрелка. При малых экспозициях эффективнее
приборы типа счетчика (стрелка неподвижна, а шкала движется).
По форме шкалы подразделяют на секторные (дуговые), когда размах
шкалы менее 180°, круговые — размах шкалы более 180° и прямолиней-
ные (вертикальные и горизонтальные). При быстром изменении показа-
ний следует применять круглые шкалы. Для приборов с неподвижными
шкалами цифры необходимо располагать вертикально, при подвижной
шкале цифры следует располагать радиально или по направлению
указателя. Шкалы приборов, несущих наиболее важную информацию,
должны иметь диаметр 120—130 мм, менее важную — 70—80 мм,
а остальные — 50 мм. Оптимальная ширина штриха равна 0,8—1,0 мм
(для малых приборов), 1,2—1,5 мм (для больших). Оцифрованные
штрихи должны быть в 2—4 раза толще н в 2—2,5 раза длиннее осталь-
ных. Числа отсчета должны содержать не более двух цифр. Если необ-
ходимо исполйзовать многозначные числа, допускают применение об-
щего множителя. Число отметок между основными (числовыми) и сред-
ними или между средними и малыми отметками не должно превышав
девяти. Параметры чисел (знаков) элементов шкал приведены в табл.
48 и 49,
139
Таблица 49
Требования к барабанным счетчикам
Основная
характеристика
Барабанные
счетчики
Требование
Быстродействие
и направление
движения
Цифры не должны сменять
одна другую быстрее, чем два-
жды в I с; возрастание чисел
направлено вверх
Характер рас- положения (5(3(° (’ 1 Следует располагать как можно ближе к поверхности панели, чтобы исключить воз- можность появления тени
(4(3(6(О| Ш Хорошо Плохо Необходимо сокращать рас- стояние между цифрами
Основные раз меры Высота цифр должна состав- лять — 6 мм ввиду изогнутости барабана L//Y = 1/2
№
Ориентация считывания Должна быть всегда сиева направо
140
Продолжение табл. 49
Сенов».ая
характеристи к е
Барабанные
счетчики
Iребованне
Расстояние
между цифрами
Интервалы между цифрами
не должны превышать поло-
вины нх высоты Н
Характер счи-
тывания
Хорошо Плохо
В окне счетчика одновремен-
но должно появляться не более
одной цифры
Хорошо Плохо
Применение лишних знаков
(например, простановка нулей
слева) не рекомендуется
При выборе и конструировании шкальных приборов следует учиты-
вать соответствие типа и формы шкалы задачам считывания показаний
с индикатора и факторы, влияющие на эффективность выполнения
операции считывания.
Операции при считы-
вании
Перевод взгляда на
шкалу
Адаптация глаза
Аккомодация
Конвергенция
Обнаружение стрелки
Перевод взора вдоль
стрелки и указывающей
части
Исключение парал-
лакса
Оп ределен не р а сстоя-
ния конца стрелки от
оцифрованной отметки
Отсчет целого числа
делений
Определение положе-
ния стрелки в интервале
Факторы, влияющие на эффективность
Отвлекающие детали фона, контуры при-
боров
Различие в яркости фона и шкалы
Возраст
Дистанция считывания
Длина открытой части стрелки, кон-
траст стрелки и шкалы
Конфигурация стрелки, надписн на
шкале, размер шкалы
Конструкция противопараллаксного
устройства
Дистанция считывания; число оцифро-
ванных делений, расположение цифр,
шрифт (оформление шкалы)
Оформление шкалы, цена деления, кон-
траст «шкала — фои»
Форма штрихов, длина деления, толщи-
на штрихов, толщина стрелки, дистанция
считывания
141
Прочтение надписи,
цифр
Точность вывода стрел-
ки иа отметку
Расположение надписи, шрифт, кон-
траст надписей и цифр
Толщина стрелки и штриха, дистанция
считывания, передаточное отношение
«трелка—орган управления»
Для контрольного считывания приемлемы любые формы шкал,
оптимальную форму выбирают в соответствии с общим компоновочным
решением приборной панели. Для считывания точных количественных
данных предпочтительней счетчики, для задач определения изменений
параметра — неподвижные шкалы круговой, дуговой, прямолинейной,
горизонтальной или прямолинейной вертикальной формы. Если задачи
считывания общие (контрольное, количественное и качественное чте-
ние), преимущественно используют круговые или дуговые неподвижные
шкалы, неподвижные круговые шкалы со счетчиками.
Для установки значения параметра на индикаторе применяют
индикаторы с встроенными в прибор поворотными ручками, предпочти-
тельнее неподвижные круговые, дуговые или прямолинейные шкалы.
Для слежения за объектом, отображаемым на индикаторе, рекоменду-
ется преимущественно пользоваться круговыми или дуговыми непод-
вижными шкалами.
Средства отображения информации на электронно-лучевых труб-
ках (ГОСТ 23144—78) применяются для индикации цифро-буквенной
и графической информации.
При инженерно-психологической оценке СОИ на электронно-
лучевой трубке (ЭЛТ) к ним предъявляются требования по яркости
и цвету свечения экрана, контрасту, частоте мельканий изображения,
ширине линии, максимальной освещенности экрана, мощности дозы
рентгеновского излучения. Цвет свечения экрана выбирают из функцио-
нального назначения ЭЛТ. Яркость свечения экрана должна быть не
менее 0,5 кд/м2; контраст экрана запоминающих ЭЛТ — не менее 3 : 1.
Ширина линии индикаторных ЭЛТ должна быть не более 1 мм, ос-
циллографических — не более 0,8 мм, запоминающих — не более
1,5 мм. Значения ширины линии установлены из условий, что расстоя-
ние наблюдения равно 0,3—0,7 м.
Частота мелькания изображения зависит от яркости изображения:
/не = a 1g В + Ь,
где В — яркость изображения, кд/м2; а, b — константы, зависящие от
размеров в конфигурации знаков.
При угловых размерах изображения более 1° и В = 1-=-1000 кд/м2
а = 10, b = 18.
При оценке инженерно-психологических показателей ЭЛТ в раз-
личных режимах эксплуатации следует учитывать мощность дозы
рентгеновского излучения трубки, которая не должна превышать
100 мкР/ч (при максимальном допустимом напряжении второго анода
в любой точке перед экраном па расстоянии 10 см от поверхности эк-
рана).
Размеры отображаемых цифро-буквенных изображений, а следова-
тельно, и число знакомест на экране ЭЛТ с учетом условий их опти-
мального восприятия и опознания следует рассчитывать по формуле
_____1 Г шв
2 (1 + /г) R tg а,2 J |_ 2 (/ + t) R tg а/2
(30)
142
где На и Ша — размеры экрана ЭЛТ по высоте и ширине; R — рас-
стояние до объекта наблюдения; k, I, t — безразмерные коэффициенты,
k = 0,3-е-0,6; / = 0,1-е-0,5; t = 0,65-е-0,72; а — угол поля зрения.
Для цифро-буквенного алфавита с учетом оптимальных значений
яркости, освещенности и контраста величина а составляет: для простых
символов 15—18', средних — 21—26', сложных — ,35—40'.
Средства отображения информации коллективного пользования
(ГОСТ 21837—76) предназначены для отображения информации и
восприятия ее с расстояний более 4 м. К таким средствам относятся
большие экраны, табло, планшеты.
Наиболее существенным фактором, влияющим на качество восприя-
тия информации на большом экране (табло, планшете), являются угло-
вые размеры знаков. Если они в 6 раз превышают пороговые значения,
то обеспечиваются комфортные условия.
Для яркости и контраста не существует фиксированных границ
оптимального восприятия: при повышении яркости или увеличении
контраста острота зрения увеличивается, а при их понижении —
уменьшается. Исключение составляет обратный контраст (светлые
знаки на темном фоне), для которого повышение уровня контраста
выше 85—95 % приводит к снижению разрешающей способности и
зрительному дискомфорту.
Для восприятия наиболее предпочтительным уровнем контраста
является диапазон 80—90 %, допустимыми границами 60—90 %.
Минимально приемлемый уровень яркости для цветного изобра-
жения 10—17 кд/м2, а полное цветоразличение наступает при яркости
170 кд/м2. Наилучшие условия восприятия получаются при равных
яркостях большого экрана, индивидуальных СОИ и окружающей
среды.
Угол наблюдения должен быть не более ± (40-4-50) °. Оптимальное
восприятие имеет место при углах наблюдения до 30°.
Наиболее приемлемое расстояние наблюдения должно превышать
ширину экрана в 2—3 раза, минимальное — в 1,5 раза, максимальное —
в 5 раз.
Относительные размеры знаков на экране коллективного пользо-
вания должны быть достаточно большими для обеспечения хороших
условий восприятия и составлять 0,13—0,2 стороны экрана; допустимые
относительные размеры должны составлять 0,1 стороны экрана.
Формат экрана определяется структурой информационной модели
и может быть равен 1 : 1, 1 : 2, 2 : 3, 3 : 4. Для задач поиска наиболее
приемлемым являются форматы 2:3, 3:4.
Оптимальная разрешающая сиособность должна превышать раз-
решающую способность глаза оператора в данных условиях:
z > °’348 н
ZODT > Лэ. (31)
где R — расстояние наблюдения; Нд — высота экрана.
Для цветного кодирования динамической информации целесооб-
разно выбирать красный, оранжевый, зеленый, голубой и черный (для
обратного контраста — белый и желтый) цвета. Оптимальное число
цветов для динамической информации два-три.
Мнемосхема (ГОСТ 21480—76) является средством отображения
информации, условно показывающим структуру и динамику управ-
ляемого объекта и алгоритм управления. Она должна содержать только
те элементы, которые необходимы оператору для контроля и управле-
143
ния объектом. При ее компоновке следует обеспечивать пространствен-
ное соответствие между расположением элементов на мнемосхеме и рас-
положением органов управления па пульте оператора. Форма и раз-
меры панелей мнемосхемы должны обеспечивать оператору однознач-
ное зрительное восприятие всех необходимых ему информационных
элементов.
Предельные углы обзора фронтальной плоскости мнемосхемы не
Должны превышать зоны в 90° как в вертикальной, так и в горизон-
тальной плоскостях. Если плоскость выходит за пределы зоны, огра-
ничиваемой предельными углами обзора, то ее следует выполнять
в дугообразной форме или составлять из нескольких плоскостей (со-
стыкованных или пространственно разнесенных), повернутых к опера-
тору.
Комплекс мнемознаков, используемых на одной мнемосхеме, дол-
жен быть разработан как единый алфавит. Мнемознаки сходных по
функциям объектов следует максимально унифицировать. Форма
знака должна соответствовать основным функциональным или техно-
логическим признакам отображаемого объекта.
Угловые размеры мнемознака простой конфигурации должны
быть не менее 20', угловые размеры сложного знака — не менее 35'.
Яркостный контраст между мнемознаками и фоном мнемосхемы
должен составлять не менее 65%.
Сигналы об изменениях состояния объекта необходимо различать
особенно четко цветом и формой. В табл. 50 приведены предпочтитель-
ные формы представления оперативной информации.
Знакосиптезирующие индикаторы используют для формирования
цифро-буквенных изображений как самостоятельно, так и для построе-
ния табло, мнемосхем. Синтез символов может осуществляться с по-
мощью ламп накаливания, жидких кристаллов, светодиодов, электро-
люминесцентных индикаторов и других элементов индикации. Харак-
терным для ЗСИ является формирование символов из постоянного
набора элементов. Идентификация изображений зависит от структуры
набора и степени различия между символами, которая определяется
коэффициентом декорреляции алфавита:
i=l /=1
где i, j — номера символов в алфавите длиной в N символов; nt, Пу —
число элементов структуры, составляющих соответственно i, j символы;
tifj — число элементов структуры, входящих как в i-й, так и в /'-й
символ.
Скорость п точность опознания изображения находится в прямо
пропорциональной зависимости от значения коэффициента декорреля-
ции р, на который влияют как число элементов в структуре (рис. 60),
так и вид структуры.
Скорость и точность опознания зависят также и от освещенности,
яркости и их соотношения (рис. 61). Рекомендуемые уровни яркости
электролюминесцентного знакосинтезирующего индикатора приведены
в табл. 51.
Звуковые СОН (ГОСТ 21786—76) (табл. 52) применяют для подачи
предупредительных или аварийных сигналов, требующих незамедли-
тельного реагирования при любом положении, человека на рабочем
144
Таблица 50
Форма представления признаков информации в мнемосхемах
Информация Отображаемая информация Предпочтительная форма представления
Количественная, статическая Абсолютное значение Масштаб Сумма частей (пропор- ция) Отношение независимых величин: абсолютное относительное Соотношение зависимых величин: отклонение ограничение диапазон значений Цифра Шкала Компонентная диаграмма Полосовая или столбико- вая диаграмма Процентная диаграмма Диаграмма отклонений Базовая длина Амплитудная диаграмма
Количественная, динамическая Абсолютное изменение, распределение: непрерывное дискретное ступенчатое Относительное измене- ние: непрерывное дискретное ступенчатое Продолжительность Г рафик Полигон Гистограмма Площадная диаграмма (кривая) Площадная диаграмма (ломаная) Группа процентных стол- биковых диаграмм Хронограмма
Качественная, статическая Наименование техноло- гического элемента Состояние технологиче- ского элемента Наименование техноло- гического параметра Размерность параметра Событие (предупрежде- ние) Указание о действии И н тен си в н ость (в аж - ность) факта Расположение элементов в пространстве Связь между элементами Характер связи между элементами Направление связи, дви- жения Группировка Соответствие Прими и но-следствепн ыс связи (иерархия) Рекурсивные взпнмоот- цошепи я Мнемознак Изменение положения или конфигурации Цифро-буквенное нлн условное обозначение Буквы и специальные знаки Текст, появление знака Текст, мнемознак Размер, плотность, яр- кость. частота мигания, цвет Топограмма Соединительная линия Тип линии Стрелка Зональная сетка, единый образ (фигура) Таблица Древовидная схема Граф с циклом
145
Продолжение табл. НО
1 Информация Отображ немая информация Предпочтительная форма представления
Юнее 1 пенная, динамическая X а ра кто р изменения: тендецция Вид кривой (нарастаю- щая, ниспадающая, ней- тральная)
неравномерность темп Си и х р о н н ость (взаимо- влияние) Последовательность Циклинность Р а ссо гл а со в а н и е Изменение наклона кри- вой Угол наклона кривой (крутизна) Совмещенные графики Сетевой график, строка (столбец) Радиальная сетка Нарушение исходной сим- метрии
месте, снижения нагрузки на функции зрительной системы человека,
для обеспечения приема информации при неблагоприятных условиях
зрительной работы (ограниченная видимость, воздействие вибраций,
ускорений и других факторов), в условиях большой пространственной
протяженности рабочего места. Звуковые СОИ подразделяют на сиг-
нализаторы звуковых неречевых сообщений, звуковые индикаторы
пространственных положений н системы речевой коммуникации.
К сигнализаторам звуковых неречевых сообщений относятся источ-
ники звука, используемые в помещении постов управления на рабочем
месте оператора для подачи аварийных, предупреждающих и уведом-
ляющих сигналов. Такие сигнализаторы должны обеспечивать привле-
чение внимания работающего оператора сигналами, модулированными
по частоте и уровню звукового давления, увеличением длительности
звучания и частоты следования. Не следует перегружать слуховой
анализатор оператора, отвлекать внимания других операторов, утом-
лять работающего оператора. Поэтому слуховую или зрительную форму
Рис. 60. График зависимости коэффи- Рис. 61. График зависимости
циеига декорреляции от числа элемсн- требуемой яркости ЗСИ от его
тов в структуре освещенности
146
Таблица 51
Рекомендуемые уровни яркости электролюминесцентного
знакосиитерирующего индикатора
Гнп знаке- синтезирующего индикатора Внешняя осве- щенность, лк Уровни яркости при ста- билизации точности 100 % и дистанции наблюдения: Минимальное время реакции, с, при ди- станции наблюде- ния:
6 м 9 м 12 м 1 5 м 6 м 9 м 12 м
11ятиэломент- 0 0,3 0,4 0,6 0,8 2,5 3,0 4,0
ный I класса 50 2,0 2,5 5,3 7,9 6.0 12,0 25 —ЗС
Семиэлемент- 0 0,35 0,5 0,8 1,5 2.8 3,2 5,0
ный I класса 50 3,0 4,0 7,0 15.0 6.5 15.0 30
Семиэлемент- 0 0,25 0,3 0,4 0,5 2,5 3,0 4,0
ный II класса 50 1,6 2,0 4.3 7,5 5,5 12,0 25 — 30
0,5 0,8 1,4 2.0 2,5 3,0 4.0
Восьмнэлемент- 0 1,5 2,0 3,0 4.0 4,0 7,5 25 —ЗС
ный 11 класса 50 2.5 3,0 4.3 8.0 5,5 10,0 25 — 30
Таблица 52
Использование звуковых неречевых сигналов для разных сообщений
Вид сигнала Частота, Гн Уровень звукового давления возле слу • хового про- хода. дБ Вид при- меняемого слухового сигнализа - тора Условия применения
Аварий- ный 800 — 5000 800 — 5000 800 — 5000 800 — 5000 800 — 5000 800 — 5000 90—100 90—100 90—100 90—100 90—100 90—100 Генератор I удок Сирена Ревун Свисток Звонок Может быть на- правлен н<ч о действия
Пр еду- прежда- Ю1ЦИЙ 200 — 800 200 — 800 200 — 800 200 — 800 200 — 800 80 — 90 80 — 90 80 — 90 80 — 90 80 — 90 Генератор Гудок Ревун Свисток Звонок
У ведом- ляющий 200 — 400 200 — 400 200 — 400 200 — 400 200 — 400 30—80 30—80 30 — 80 30 — 80 30 — 80 Генератор Зуммер Гудок Свисток Звонок Может применять- ся во внутренних пе- реговорных устрой- ствах
Примечание. На рабочем месте оператора используют звуковые
сигнализаторы неречевых сообщений любого вида из числа указанных.
147
представления информации необходимо выбирать в зависимости от
условий применения.
Условия применения
акустической индикации
Сообщение простое
Сообщение короткое
Сообщение не будет связано
с последующими сообщениями
В сообщениях речь идет о
событиях, совершающихся во
времени
Сообщение требует немедлен-
ного действия
Зрительная система операто-
ра перегружена
Пункт получения сообщения
слишком ярко освещен или
необходима полная темновая
адаптация
Работа оператора требует по-
стоянного передвижения
Условия применения
зрительной индикации
Сообщение сложное
Сообщение длинное
Сообщение будет связано с после-
дующими сообщениями
В сообщении речь идет о положе-
нии в пространстве
Сообщение не требует немедлен-
ного действия
Слуховая система оператора пе-
регружена
На пункте получения сообщения
слишком шумно
Работа оператора позволяет ему
оставаться на одном месте
Уровень звукового давления должен быть в пределах 30—100 дБ.
При акустических помехах предельно допустимый уровень звукового
давления составляет 120 дБ. При изменениях уровня звукового давле-
ния шаг изменения должен быть не менее 3 дБ.
Частотная характеристика тональных сигналов должна лежать
в полосе 200—5000 Гц. Прн наличии высокочастотного маскирующего
шума допускается расширение полосы до 10 кГц. При наличии в по-
мещении постов управления акустических экранов частотная харак-
теристика тональных сигналов должна находиться в пределах полосы
200—1000 Гц. При изменениях несущей частоты тона шаг изменения
Должен составлять не менее 3 % относительно исходной частоты.
Длительность отдельных сигналов и интервалов между ними должна
быть не менее 0,2 с. Шаг изменения длительности звуковых посылок
должен составлять не менее 25 % относительно исходной длительности.
Длительность звучания интенсивных звуковых сигналов не должна
превышать 10 с.
Модуляцию сигналов выполняют изменением амплитуды или ча-
стоты. Глубина модуляции относительно несущей частоты при ампли-
тудном модулировании должна быть не менее 12 %, при частотном мо-
дулировании— не менее 3%.
В условиях маскировки шумом необходимо обеспечить превышение
порога маскировки звуковых сигналов от 10 до 16 дБ (табл. 53).
При разработке системы речевой коммуникации следует обеспе-
чить необходимый уровень понятности речи и качество звучания с уче-
том окружающих условий (характеристики шума, реверберации,
расстояния до слушателей).
Качество звучания и понятность речи зависят от динамического
диапазона, предусматриваемого для технических компонентов связи.
При определении необходимого диапазона следует учитывать
характеристики речи человека:
среднеквадратическое звуковое давление (энергетический уровень)
речи, составляющее при нормальном голосовом давлении 55—57 дБ
и при крике 110 дБ;
148
Таблица 53
Уровень маскировки звуковых сигналов
Превышение общего
Диапазон частот то- Предельно допустимый уровня звукового дав-
нального сигнала, Гц уровень звукового дав- ления над акустиче-
ления сигналов, дБ ским шумом, дБ,
ие меиее
200 — 800 120 10
800 — 2000 115 13
2000 — 5000 1 10 16
изменения уровня давления между разными речевыми звуками
(30 дБ между самым слабым и самым сильным звуком речи);
изменения уровня давления между речевым минимумом и пиковым
мгновенным давлением (40 дБ при заданном уровне голосового усилия);
изменения уровня речи у разных людей (20 дБ).
Для обеспечения высококачественной речевой связи динамический
диапазон системы должен составлять 60—45 дБ, а для тренированных
дикторов он может быть уменьшен до 30—20 дБ.
В условиях воздействия шума энергетический уровень должен
быть выше уровня шума на 10—15 дБ. Для улучшения понятности
речи целесообразно строить стандартные тексты.
3. ТРЕБОВАНИЯ К ОРГАНАМ УПРАВЛЕНИЯ
Органы управления предназначены для передачи управляющих
воздействий от оператора к машине и обеспечивают человеку-оператору
выполнение требуемого действия с заданной точностью и в пределах
допустимого времени.
Классификация органов управления приведена па рис. 62. Раз-
личные органы управления можно применять для осуществления одних
Рис. 62, Классификация органов управления
149
Таблица 54
Принципы выбора органа управления
Функция Применение Орган управления Характерный признак Эргономические соображения
Выбор между дву- мя вариантами Пуск и остановка обо- рудования, последователь- ность включений и вы- ключений, подача сроч- ного сигнала Тумблер, переключа- тель с рукояткой, нажим- ная кнопка, ножной включатель, пу шпульная схема, триггер, скользя- щие круговые переключа- тели и др. Щелчок при переключе- нии, зрительно хорошо различимые положен и органа управления Естественное на- правление движе- ния, рациональный расчет усилий!, фор- ма, удобная для за- хвата
Выбор между тре- мя вариантами Задание режимов рабо- ты оборудования, выбор каналов связи, выбор диапазонов Переключатель с указа- телем фиксированных по- ложений. тумблер, пере- ключатель с рукояткой Фиксация положения
ел о Точное регулиро- вание Непрерывное регулиро- вание параметра, точная подстраховка или калиб- ровка Круглая ручка Плавность выполнения операции, небольшое тре- ние То же, и совме- стимость двр! жен и я органа управления с движением указа- теля прибора
Грубое регулиро- вание Непрерывное регулиро- вание (например, дрос- сель или акселератор) Круговая ручка, ры- чаг управления, педаль, штурвал Плавность выполнения операции, умеренное тре- ние
Быстрая установ- ка значения пара- метра Установка электронного указателя курса Коленчатая рукоятка, тумблер нли переключа- тель с рукояткой (приво- дящей в действие элек- трический привод) Плавность выполнения операции, трение от не- большого до умеренного в зависимости от размера органа управления (в слу- чае применения коленча- той рукоятки) То же, и опти- мальная скорость движения указате- ля прибора
Приложение боль- шого усилия Торможение. управле- ние Рычаг управления, штурвал, педаль, рулевое колесо Выбор размеров в соот- ветствии с рекомендация- ми
и тех же функций, поэтому при выборе органов управления следует
учитывать удобство их эксплуатации, безопасность, технологичность,
принципы технической эстетики (табл. 54). Органы управления, свя-
занные с определенной последовательностью действий оператора, не-
обходимо располагать таким образом, чтобы действия осуществлялись
слева направо и сверху вниз. Функционально идентичные органы управ-
ления располагают единообразно па всех панелях рабочего места.
Их расположение должно обеспечивать равномерность нагрузки обеих
рук и ног человека-оператора.
В конструкции органов управления необходимо учитывать сло-
жившиеся у человека стереотипы движений (табл. 55).
Таблица 55
Учет стереотипов движений при размещении органов управления
Движем ие (состояние) управляемого объекта Действие на органы управления
Движение рычага Поворот ру- коятки махови- ка, штурвала Нажатие кноп- ки, клавиши
«Включено» «Пуск» «Увеличение» «Подъем» «Открытие» «Вперед» «Вправо» «Ввер х» Вверх от себя, вправо По часовой стрелке Верхних, пе- редних, правых
«Выключено» «Остановка» «Уменьшены е» «Спуск» «Закрытие» « В н и з» «Влево» « Н а з ад» Вниз от себя, влево Против часовой стрелки Ни жиих, задних, левых
Примечание. Кроме органов управления, управляющих клапа-
нами.
Для предупреждения аварийных ситуации вследствие случайного
или несвоевременного включения-выключения органов управления
последние должны иметь индикацию «включено-выключено» и быть
обеспечены надежной блокировкой. Для облегчения работы оператора
и повышения ее эффективности органы управления следует кодировать
формой, размером, цветом, расположением и группировать по функцио-
нальным признакам.
Клавишные и кнопочные выключатели и переключатели применяют
для операций включения-выключения, для набора и ввода логической
и цифровой информации, для команд управления, для выбора нужного
параметра быстрого включения или выключения (ГОСТ 22614—77).
Для иих при управлении требуются незначительные физические уси-
лия, с их помощью человек может осуществлять операции с наиболь-
шей скоростью. Данный вид органов управления приводится в действие
подвижной частью — приводным элементом, который включает рабочую
151
поверхность, поверхность пере-
хода и основание (рис. 63).
Нанлучшее расположение
кнопок соответствует уровню
локтя сидящего оператора,
причем рука должна быть со-
гнута в локтевом суставе на 90°,
а предплечье должно лежать
горизонтально. При коротких
и одиночных нажатиях на кноп-
ку для повышения быстроты
реагирования на сигнал кнопку
следует размещать несколько
приподнято над столом, чтобы
угол между кистью и пло-
скостью стола составлял 30—45°.
При проектировании пультов
управления следует учитывать
данные, приведенные в табл. 56
Рис, 63. Рекомендуемая форма привод- и рис. 64. Размеры приводного
ных элементов кнопочных и клавишных элемента при освещении менее
переключателей: 300 лк и частоте нажатия более
а — кнопки; б — клавиши: 1 — рабо- сл пя, „ M„nVTv огюпииипячттга
чая поверхность; 2 - поверхность пе- оо раз в минуту увеличиваются
рехода; з —основание в 1,5—3 раза. При этом макси-
мально допустимое усилие на-
жатия должно быть менее 0,6 Н. Расстояние между ближайшими
точками приводного элемента на панели управления должно быть
не менее 15 мм, а при работе в перчатках — не менее 25 мм.
Часто используемые приводные элементы следует выполнять че-
тырехугольной формы, а редко используемые кнопки могут быть круг-
лы ли. Для падежного фиксирования пальца рабочая поверхность
Рис.
а — кнопочные;
64, Выключатели и переключатели:
б — клавишные </?:
глубина отжатия кнопки)
152
Таблица 56
Основные характеристики конструктивных элементов кнопочных переключателей
СЛ со Приводной элемент Усилие нажатия, Н Минимальные размеры при- водного элемен- та, мм Минималь- ное расстоя- ние между центрами приводного элемента, мм Рабочий ход при- водного элемен- та, мм Применение Частота нажатия
а X b d
Кнопка под указатель- ный палец До 1 10X5 3 — 5 10 До 2 Микроэлектронная аппара- тура Частота нажатия не более 2 раз в минуту
1 — 2 2 — 4 4 — 8 12x7 18X8 20Х 12 10 12 15 15 15-18 18 — 20 2 — 3 3 — 5 4 — 6 Панели и пульты управле- ния электроустановок радио- и электронной аппаратуры Частота нажатия не более 10 раз в минуту
Кнопка под большой палец 8 — 20 20 — 35 — 30 30 30 30 3 — 8 5 — 8 Кнопки сброса, аварийные кнопки, аппаратура, работаю- щая в условиях переменных механических нагрузок Частота нажатия не более 5 раз в минуту
Кнопка под ладонь 10 — 50 — 50 150 5—10 Применение в особых слу- чаях Частота нажатия не более 3 раз в минуту
Клавиша До 2,5 2,5 —4,0 10 15 — 18 — 25 3 — 5 4-6 Панели и пульты управле- ния электроустановок радио- и электронной аппаратуры Частота нажатия не более 10 раз в минуту
4 —G 6—16 18 18 — 20 — 18 — 25 4 — 6 5—10 Частота нажатия не более одного раза в ми- нуту
Примечание. Кнопки для микроэлектронной аппаратуры при I = 10 мм не допускается располагать более двух
в ряд.
кнопок и клавишей должна иметь небольшую вогнутость. У кнопок
прямоугольной формы и кнопок малого диаметра (3—5 мм) рабочую
поверхность допускается выполнять плоской.
Для фиксирующихся ОУ высота, выступающая над панюыо
кнопки или клавиши для положения «выключено», составляет 5—10 мм
и для положения «включено» — 1—3 мм. Для нефиксирующихся пере-
ключателей и выключателей положение «включено» обозначается све-
товым сигналом.
При наличии па панелях управления большого числа кнопок
(более 10) применяют группирование.
Горизонтально-цветовое группирование используют при числе
горизонтальных рядов не более пяти. В каждом ряду размещается
5—20 кнопок (табл. 57).
Таблица 57
Группирование кнопок внутри горизонтального ряда
Общее число кнопок Группи- ровка Soo H5S О ? “ Группи- ровна Общее i ЧИСЛО кнопок Группи- ровка Общее 1 число । кнопок Г рулпи - ровка
6 7 8 9 5+1 5 + 2 5 + 3 5 + 4 10 11 12 13 5 + 5 5 + 5+1 5+5 + 2 5+5 + 3 14 15 16 17 5 + 5+4 5 + 5+5 5+5Щ5+1 S+5+5+2 18 19 20 5+5+5+3 5+5+Б+4 5+5+5+5
Первую и третью группы кнопок окрашивают одинаковым цветом
соответственно, вторую и четвертую — другим цветом.
Вертикально-цветовое группирование применяют при числе гори-
зонтальных рядов более пяти (табл. 58).
Таблица 58
Вертикально-цветовое группирование кнопок
Общее число горизонталь» ых рядов Группировка Общее число горизонтальных рядов Группировка
6 5 + 1 14 5+5+4
7 5 + 2 15 5+5+5
8 5 + 3 16 5 + 5 + 5 + 1
9 5 + 4 17 5 -у 5 + 5 + 2
10 5+5 18 5 + 5 + 5 + 3
1 1 5+5+1 19 5 + 5 + 5 + 4
12 5+5 + 2 20 5 + 5 + 5 + 5
13 5+5 + 3
Первая и третья группы вертикальных рядов должны иметь
одинаковый цвет, отличный от цвета второй и четвертой групп.
Тумблеры применяют для реализации функций, требующих два
дискретных положения, для выполнения операций быстрого включе-
ния, выключения и переключения электрических цепей при необхо-
димости зрительного контроля положения переключателей
(ГОСТ 22615—77).
154
Таблица 59
Основные характеристики приводных элементов тумблеров
и область их применения
Сопротивле- ние переме- щению ПЭ, Н Длина ПЭ L, мм Мини • м альный диаметр (/, мм Усилие, необхо- ди мое для ле- ремеще - ния ПЭ, 11 Применение
До 2,0 2,0 —3,0 3,0 —5,0 5,0 —7,0 10 10—15 15 — 20 20 — 25 3 — 8 2,0 3,0 —2,0 3,3 —2,5 3,5 —2,8 Тумблеры широкого при- менения (частота переключе- ния не более 10 раз в ми- нуту)
7,0—10,0 10,0—15,0 15,0 — 20,0 20,0 — 25,0 25 — 30 30 — 35 35 — 40 40 — 45 8—15 4,0 —3,3 5,0 —4,2 5,7 —5.0 6,2 —5.0 Тумблеры специального применения (частота пере- ключения не более одного раза в минуту)
Примечание. При сопротивлении переключению, превышающем
2,5 Н, применяют выключатели и переключатели типа «Рычаг».
При наличии на панели большого числа тумблеров их приводные
элементы следует кодировать формой, размерами, цветом. При пере-
воде таких элементов из одной позиции в другую должен ощущаться
перепад значения упругого сопротивления и быть слышен характер-
ный щелчок. Тумблеры, используемые как аварийные, необходимо
защищать специальными крышками или размещать в углублении
панели.
Размеры приводных элементов в зависимости от значения при-
лагаемых усилий должны соответствовать размерам, указанным
в табл. 59 и на рис. 65.
Угол перемещения привод-
ных элементов (по средней
линии) из одного положения
в другое в двухпозиционном
тумблере должен составлять
40—60°, в трехпозиционном —
30—50°.
Расстояние I между осе-
выми линиями при размещении
тумблеров на панели управле-
ния в ряд должно быть не ме-
нее 19 мм (при работе в перчат-
ках — не менее 25 мм) (см.
рис. 65); при размещении тумбле-
ров в глубь панели — не менее
25 мм (при работе в перчат-
ках — не менее 35 мм).
Если приводные элементы
перекидываются в противопо-
ложных направлениях, их кон-
цы должны быть удалены один
155
Рис. 66. Поворотные пере-
ключатели и регуляторы:
а — типы приводных эле-
ментов; б —соосно располо-
жен н ые пс ре кл юч ател и
от другого на расстояние ,6 >- 19 мм. Расстояние между осевыми
линиями тумблеров и другими элементами управления лицевой
панели должно быть не менее 25 мм.
Поворотные выключатели и переключатели применяют для опера-
ций включения-выключения, последовательного переключения и
для плавного непрерывного или дискретного регулирования
(ГОСТ 22613—77). В состав поворотных выключателей и переключа-
телей входят поворотный регулятор непрерывного действия и привод-
ной элемент.
По характеру взаимодействия руки человека-оператора с привод-
ными элементами различают поворотные выключатели и переключатели
четырех основных типов (рис. 66).
Начальные положения однотипных приводных элементов поворот-
ных выключателей и переключателей должны быть одинаково ориен-
тированными па панели, максимальное число положений 24.
Приводные элементы для переключателей дискретною переключе-
ния и включения-выключения должны иметь указатель (стрелку,
точку, метку и др.), а также надежную фиксацию положения, позво-
ляющие быстро и однозначно определить позицию переключения.
Для обозначения назначения приводного элемента следует при-
менять надписи или символы. Надписи должны быть короткими н
156
понятными при быстром чтении, сокращения слов — только обще-
принятые. На вращающихся ПЭ переключателей не допускается на-
носить надпись.
Размеры приводного элемента выбирают в зависимости от значе-
ний прилагаемых усилий (табл. 60 и рис. 66).
Таблица 60
Основные характеристики поворотных переключателей и регуляторов
Сопротивле- ние переме- щению на оси переклю- чателя, Н Размеры приводного элемента, мм Усилие, необходимое для переме- щения ПЭ, н
Типа 1 Типа 11 и IV Типа 111
L В D н d h
До 0.5 __ 6 12 1,6
0,5—1,0 — —W — — —W 10 13 2,0
1,0—1,5 — —- — — —- 15 13 2,0
1,5 —2,0 — __ __ 20 15 2,0
2,0—2,5 40 25 1,2
22,5 — 4,0 — —- 50 25 1,6
4,5 —5,0 — 50 38 — 1,6
5,0— 10,0 — 60 40 — 3,3
10,0—15,0 — 70 45 __ —. 4,2
15.0 — 20,0 — — — 75 45 — — 5,3 •
20,0—50,0 — — 80—100 55 —— 10,0 ♦*
50,0—100,0 100 — 55 — __ 16,6
120
До 2,0 20 2—3 10 __ __ 2,0
2.0 —3,0 25 3 — 4 12 —— 2,4
3,0 —5,0 30 3 — 5 12 —— — 3,3
5,0—10,0 35 3-5 15 —— — 5,7
10,0—15,0 40 5 — 8 15—18 —— __ 7,5
15,0 — 30,0 45 5—10 20 — — —— — 13,3 *
30,0 — 50,0 55 8— 12 25 — — — 18,1
50,0— 100,0 90 12—15 40 — — — — 22,2
* Частота переключения <5 раз в минуту.
** Частота переключения <2 раз в минуту.
*** Частота переключения < одного раза в минуту.
Ручки, используемые для точного регулирования, должны иметь
такой коэффициент передачи, чтобы выполнялся поворот на угол не
более 60—80° в области предполагаемого точного значения регулируе-
мого параметра. Для осуществления особо точных операций настройки
и регулировки диаметр ПЭ выбирают равным двум—четырем диаме-
трам, указанным в табл. 60.
Минимальное расстояние между размещаемыми приводными эле-
ментами при работе одной рукой должно составлять не менее 20 мм,
при работе двумя руками — 70 мм. При работе в перчатках минималь-
ное расстояние между приводными элементами должно быть не менее
25 мм. Допускается применять совмещенные на оси поворотные пере-
ключатели (не более трех на одной оси) (см. рис. 66, б). Размеры соосно
расположенных приводных элементов должны быть следующими: для
верхнего приводного элемента dT = 10-ь 12 мм, hr = 12-ь 20 мм; для
среднего d2 = (1,5-ь2,5) dlt h2= hf, для нижнего d3 = (2,5-ь5) d,,
й3 = (0,3-ь0,7) ht.
Рычаги управления предназначены для выполнения ступенчатых
переключений и плавного динамического регулирования одной нли
157
двумя руками (ГОСТ 21753—76). Их применяют для быстрого переклю-
чения при коротком ходе, средних или больших усилиях. Минималь-
ная длина свободной части РУ (вместе с рукояткой) в люоом положе-
нии для захвата пальцами должна быть не менее 50 мм, для захвата
всей кистью 150 мм.
Форма и размеры рукояток рычагов должны обеспечивать макси-
мальное удобство их захвата и надежное удержание в процессе управ-
ления.
Для одновременного выполнения нескольких управляющих дей-
ствий можно применять рычаги управления в комбинации с другими
органами управления. На рабочем месте рычаги необходимо устанав-
ливать так, чтобы их рукоятки яри любом положении рычага нахо-
дились в пределах зоны досягаемости моторного поля оператора.
Для использования рычагов точного и непрерывного регулирова-
ния необходимо создавать опору локтю, предплечью, запястью руки.
Рычаги управления, применяемые для дискретных переключений,
должны иметь надежную фиксацию промежуточных и конечных поло-
жений.
Основные характеристики рукояток рычагов управления должны
находиться в пределах, указанных в табл. 61 и 62.
Таблица 61
Размеры рычагов управления, мм
Форма рукоятки Диаметр В ысота
для захвата пальцами для захвата кистью для захвата пальцами для захвата кистью
пре- дель - п ы й опти - маль - ны й пре- дель- н ый опти - маль- ный пре - дель- ная опти- маль- ная пре- дель- ная ОПТИ- маль - ная
Округлая (шаровид- ная. груше- видная, ко- ническая и др.) 10 — 40 30 35—50 40 15 — 60 40 40 — 60 50
Удлиненная (веретено- образная, цилиндриче- ская и др.) 10 — 30 '.'О 20 — 40 2Ь 30 — 90 50 — 60 80 — 130 100
П р и м е ч а н и е. Для грушевидной, конической и веретенообразной
рукояток следует выбирать наибольшие диаметры.
Интервал между рукоятками смежных рычагов управления, рас-
положенных в параллельных плоскостях, должен иметь не менее:
50 мм — при перемещениях одной рукой последовательно или в слу-
чайном порядке; 100 мм — при перемещении одновременно двумя
руками; 130 мм — при работе в рукавицах или перчатках; 150 мм —
158
Таблица 62
Усилия, прилагаемые к рукояткам рычагов управления, Н, нс более
ч.нособ перемещения рычага Частота использования
Более 5 раз в смену Менее 5 раз в смену
Пальцами 10 30
Кистью 20 4 0
Кистью с предплечьем 30 60
Всей рукой 60 (40) 150 (70)
Двумя руками 90 250 (140)
Прнмечани я: L При перемещениях рычага чаще 2 раз в минуту
прикладываемое к рукоятке усилие должно быть не более 50 % от указанного
в таблице.
2. В скобках указано значение усилия при движении «вправо-влево»
и «вверх-вниз».
при отсутствии визуального контроля за рычагами. Пример размеще-
ния рычагов на рабочем месте приведен на рис. 67.
Кривошипные рукоятки применяют для переключений, требующих
быстрого вращения органа управления и значительных физических
усилий. Рекомендуемые размеры для рукояток следующие:
Радиус (плечо), мм:
при малых моментах............................................ 12 — 75
при моментах 2,5 — 5 Н . . . . ........................... 1 00 — 200
Момент сопротивления, по возможности малый (тангенциальное
усилие 2,5 Н), Н ............................................... До 5
Просвет между окружностями вращения соседних кривошип-
ных рукояток, мм:
прн вращении одной рукоятки .....................................60 —100
при вращении обеих рукояток одновременно ..............75 —125
Рис. 67. Возможные размещения на рабочем месте:
а рекомендуемый ход рукоятки рычага; б — размещение рычага относи-
тельно сидения; в высота размещения рычагов на разных уровнях
159
Рнс. 68. Органы управления:
а — штурвал; б — маховик без рукоятки; в — размещение маховиков с ру-
кояткой
Маховики управления, штурвалы и рулевые колеса предназначены
для выполнения ступенчатых переключений и плавного динамического
регулирования, выполняемых одной или двумя руками. Их применяют
для медленных вращений и точных круговых поворотов в условиях,
требующих приложения значительных усилий (ГОСТ 21752—76).
Ось вращения маховика при вращении его руками в сидячем по-
ложении следует располагать в плоскости симметрии снденья с откло-
нениями не более 50 мм. Для удобства движения ногами и обеспечения
оптимального обзора необходимо устанавливать часть маховика, т. е.
штурвал с двумя хордами-рукоятками, вращающимися на угол 90—
120° (рис. 68, а). Требуемые характеристики маховиков управления
и штурвалов указаны в табл. 63, 64.
Таблица 63
Основные размеры маховиков в штурвале, мм
Способ вращен ия Обод Рукоятка
Диаметр (наиболь- ший) Поперечное сечение Длина Диаметр (наиболь - ший)
^пред ^опт 5пред 5ОПТ 'пред | ^опт ^пред | °опт
Двумя рука- ми за обод 140 — 1000 350 — 400 10 — 40 25 — 30 — — — —
Одной рукой за обод 50 — 140 75 — 80 10 — 25 15—20 — — — —
Кистью за рукоятку 150 — 400 250 — 300 — — 75— 150 100 — 120 15 — 35 25 — 30
Пальцами за рукоятку 50 — 200 75 — 100 30 — 75 40 — 50 10—20 15—18
Примечание. Для штурвалов даются только оптимальные раз-
меры, вместо диаметра — расстояние между рукоятками.
Плоскость вращения маховика, не имеющего рукоятки и штурвала,
должна находиться при вращении двумя руками:
сидя — перпендикулярно продольной плоскости симметрии си-
денья и под углом 40—90° к горизонтали;
стоя — под углом 0—90° к горизонтали.
Плоскость вращения маховика без рукоятки, вращаемого одной
рукой как сидя, так и стоя, должна находиться под углом а = 10ч-60°
ио отношению i предплечью действ: ющеп руки (рис. 68, б),
160
Таблица 64
Усилия, прилагаемые к маховикам и штурвалам, Н, не более
Способ вращения Маховики с рукоятками (быстрое вра - щение с точной устаиовкой) Маховики оез рукоятки и штурвалы
Использование более 5 раз в смену Использование менее 5 раз в смену
Кистью и пальца- 10 11
МН Кистью с пред- 20 30 60
плечьем Всей ру <ой 40 40 150
Двумя руками — 60 250 *
* Усилие на маховиках ручного привода арматуры трубопровода в мо-
мент закрытия (или страгивания при открытии) не должно превышать 450 И.
Плоскость вращения маховика, снабженного рукояткой, должна
находиться по отношению к предплечью соответственно действующей
руки при вращении кистью с предплечьем под углом а = 10-e-90J
н при вращении всей рукой под углом а~ 10—45° (рис. 68, в).
Угол поворота маховиков и штурвалов, вращаемых постоянно
двумя руками без их отрыва, должен быть не более 120°, а в наилуч-
шем варианте — не более 90°.
Интервал между ободами и другими деталями соседних маховиков,
расположенных в одной плоскости, при вращении одной рукой должен
быть не менее 50 мм, при вращении двумя руками одновременно —
100 мм и при работе в рукавицах или перчатках — 130 мм.
Ножные органы управления и рукоятки предназначены для опера-
ций включение-выключение и регулировки положений. Их применяют
для разгрузки рук при большом числе органов управления, а также
при требовании больших усилий при небольшой точности и необходи-
мости сокращения общего времени управления.
Размеры для проектирования педалей приведены на рис. 69 н ниже:
Длина педалей h mmi
при частом н длительном пользовании ............ 280 — 300
при редком и кратковременном пользовании .... Не менее 75
Ширина педалей .........................................Не менее ширины
стопы в обуви
Расстояние между внутренними краями педалей s, mmi
при последовательном нажатии одной и той же ногой 50 —100
при нажатии без определенного порядка ............. 100 — 150
Ход педалей h, mmi
при движении только стопы ...................... . Не более 60
при движении всей ноги.............................. Не более 200
Усилие, Н;
при движении только стопы . ...................... Не более 100
при движении всей ноги.............................. Не более 500
Педали целесообразно размещать ближе к продольной оси тела
оператора. Отклонение от продольной оси не должно превышать 100 мм,
расстояние между педалями для обеих ног рекомендуется 200—450 мм.
Ширина педали должна соответствовать ширине ступни, иметь рифле-
ную поверхность и закраину для предотвращения соскальзывания ноги.
6 Ломов Б. Ф. и др. 161
Рмт^0Н;'Ртах=90Н
Рис. 69. Конструктивные схемы педалей:
а — педали с плавной регулировкой (усилие 40—70 Н); б — педали тормоз-
ного типа (оптимальное усилие 90 Н, глубина вдавливания h = 15^50 мм);
в — рекомендуемые размеры и расстояния между двумя соседними педалями;
г —типы педалей и прилагаемые к ним усилия
инструмента!
1 — межпальцевый
бугорок; 2 — хва-
тательное коль-
цо; 3 — бугорок
большого пальца;
4 — ямка ладони;
5 — бугорок ми-
зинца
162
При конструировании рукояток следует избегать декоративных
покрытий, увеличивающих скольжение ладони ио рукоятке. Рукоятка
должна быть «тепла» на ощупь и несколько шероховата. Металличе-
ские рукоятки должны иметь теплоизоляционные покрытия (рис. 70).
4. ТРЕБОВАНИЯ И ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ
СИСТЕМ ОТОБРАЖЕНИЯ И ВЫВОДА ИНФОРМАЦИИ
При создании СОИ следует руководствоваться следующими об-
щими требованиями:
ио содержанию СОИ должны адекватно отображать объект управ-
ления, рабочие процессы, окружающую среду, состояние самой СЧМ
и соответствовать задачам оператора по управлению системой; реали-
зация данного требования заключается в правильном выборе органов
индикации, рекомендации по их выбору приводятся в табл. 65;
по количеству информации СОИ должны обеспечивать информа-
ционный баланс в системе и не приводить к таким нежелательным по-
следствиям, как дефицит или избыток информации; должны отобра-
жать лишь те свойства, отношения и связи управляемых объектов,
которые являются существенными для решаемой оператором задачи.
Реализация данного требования осуществляется соответствующим вы-
бором типа и структуры СОИ, а также проведением мероприятий по
предотвращению сенсорного голода и информационной перегрузки.
В зависимости от принципа построения СОИ могут быть разделены
на четыре типа (рис. 71).
I. Системы с индивидуальным способом предъявления информации
(рис. 71, а) характеризуются тем, что состояние каждого контролируе-
мого параметра отображается своим индивидуальным индикатором.
Каждый из параметров функционально может быть не связан с осталь-
ными. Предъявление информации оператору производится всеми ОИ
одновременно.
Положительными сторонами такого типа СОИ являются простота
построения; полнота и оперативность отображения информации; на-
дежность отображения (отображение осуществляется параллельно
всеми ОИ, и при отказе одного из них человек может восстановить
информацию по показаниям других индикаторов).
Недостатки данного типа СОИ — большой объем избыточной ин-
формации; трудность соотнесения между собой множества отдельных
показаний для оценки ситуации в целом; большая площадь СОИ, что
увеличивает время поиска необходимого сообщения.
Для сокращения времени поиска и облегчения нахождения при-
чинно-следственных связей применяют различные методы функцио-
нальной организации отдельных ОИ: метод мнемосхем, структурных
схем, группировку ОИ по целевому или функциональному признаку.
2. Системы с отображением информации в обобщенной форме
(рис. 71, б) характеризуются тем, что информация о множестве пара-
метров отображается на одном индикаторе в виде единой, обобщенной
характеристики.
Преимущества СОИ; резкое сокращение с помощью устройства
коммутации (УК) и вычислительного комплекса В К передаваемого
человеку потока информации; увеличение доли необходимой информа-
ции в ее общем потоке; автоматическое обобщение информации; снаб-
жение оператора информацией о ситуации в целом без каких-либо
затрат времени иа это с его стороны.
6* 163
Таблица 65
Сравнительная характеристика различных типов индикаторов
2 Тип индикатора Область применения Достоинства Недостатки Отличительные особенности
Электронно- му чев ые трубки Большие экраны, СОИ группового и индивиду- ального пользования, проекционные СОИ Хорошая яркость, рав- номерная освещенность, цветность изображения, возможность получения полутоновых изображе- ний, широкая универ- сальность. большая дол- говечность Большие габаритные размеры, отсутствие пло- ского экрана, высокое на- пряжение, необходимоегь памяти для воспроизведе- ния полутонов Позволяют осуществлять Iснерированае знаков, гра- фиков, изображений, по- этому универсальность при- менения намного выше, чем у других СОИ
Электро- люминес- центные индикаторы Дискретные индикато- ры. небольшие и средние экраны. СОИ индивиду- ального н группового пользования Возможность получения полутоновых изображе- ний, широкий цветовой диапазон, плоская кон- струкция. большой угол обзора, малая стоимость, высокая надежность и механическая прочность Малая яркость в се уменьшение с течение;-, времени. сравнительш малый срок службы, от- сутствие запоминания ин- формацни Сч атыван ие информации еозмож но при внешней тс- вещепяоста не больше 50 лк. остаточная яркость через 1000 ч работы не менее 35 % начальной
Вакуумные люминес- центные индикаторы В цепях вывода инфор- мации вычислительных н измерительных устройств широкого применения Высокая яркость, боль- шой угол обзора, высо- кая экономичность, малое потребление мощности, низкое на пряжение пита- ния Одноцветность. отсут- ствие запоминания инфор- мации. сложность приме- нения в коллективных СОИ. низкая механиче- ская прочность Возможно переключение с помощью интегральных схем
Вакуумные накальные индикаторы Отображение знаковой информации при большой внешней освещенности (вплоть до прямого сол- нечного света) в вычисли- тельных и измерительных устройствах Очень высокая яркость с возможностью плавной регулировки. высокая цветовая гибкость за счет применения светофиль- тров, большой угол на- блюдения, большая дол- говечность, низкое напря- жение питания Большая потребляемая мощность, выделение теп- ла. блики на стекле, обусловленные круглой формой баллона, низкое быстродействие Яркость намного выше, чем у других индикаторов; спектр излучения довольно широк, что позволяет при- менение сменных свето- фильтров для получения разноцветных знаков
Тип индикатора Область применения Достоинства
Тиратроны тлеющего разряда Выходные элементы ви- зуального контроля раз- личных СОИ, одно- и многоцветные мозаичные табло, элементы цифро- бу к веиных м одулеи Хорошая читаемость и различимость знаков, большой цветовой диапа- зон, возможность миниа- тюрного исполнения, на- личие внутренней памяти, высокая долговечность, возможность выполнения логических функций
Г азо- о разрядные 01 индикаторы Дискретные индикато- ры, небольшие и средние экраны, СОИ индивиду- ального и коллективного- пользования Высокая яркость, боль- шой срок службы, малая потребляемая мощность, малая стоимость, наличие пороговой характеристики индикатора, малая инер- ционность
Свето- излучающие диоды Дискретные индикато- ры, малые и плоские экраны, СОИ индивиду- ального пользования Мио гоцветн ость, малые габаритные размеры, вы- сокая механическая проч- ность, низкие рабочие на- пряжения и совместимость с интегральными схемами, высокое быстродействие, практически неограничен- ный срок службы
Недостатки Отличительные особенности
Высокое напряжение питания, необходимость охлаждения (в случае одновременного примене- ния многих индикаторов в крупных табло), слож- ность эксплуатации Долговечность выше, чем у других индикаторов. фак- тический срок службы в 5 — 10 раз выше гарантирован- ного по техническим усло- виям
Малый угол обзора, вы- сокое напряжение пита- ния, невысокая контраст- ность вследствие размы- тости контура тлеющего разряда н затемнения вы- свечиваемых символов ка- тодами Отображаемые символы расположены в разных пло- скостях (один за другим), что снижает угол обзора и контраст, а также ограни- чивает возможную длину алфавита знаков
Малая яркость, боль- шой потребляемый ток, высокая стоимость, малые размеры светящейся по- верхности Трудность создания кол- лективных СОИ вследствие малых размеров знаков, возможно снижение стои- мости по мере совершен- ствования технологии
Тип индикатора Область применения Достоинства
Жидко- кристал- лические индикаторы Дискретные индикато- ры, малые и плоские экраны, СОИ индивиду- ального пользования Высокий уровень кон- трастности при ярком освещении, низкая по- требляемая мощность, большой угол обзора, малая потребляемая мощ- ность, совместимость с ин- тегральными схемами
о о Проекцион- ные цифро- вые индика- торы на лампах на- каливания Дискретные индикато- ры, СОИ индивидуально- го пользования Естественное начерта- ние цифр, плоский экран, большой угол обзора, ма- лая стоимость, простота эксплуатации, большой срок службы, устойчи- вость к механическим н климатическим факторам
Плазменные индикаторы Дискретные индикато- ры, плоские экраны раз- ных размеров, СОИ кол- лективного пользования Высокая яркость, ши- рокий цветовой диапазон, возможность запоминания информации, большой срок службы, высокое быстро- действие
Продолжение табл. 65
Недостатки Отличительные особенности
Ограниченный диапазон температуры (от —10 до -{-60 °C), малая скорость переключения, необходи- мость подсветки прн низ- кой освещенности, необ- ходимость запоминания информации В отличие от других ин- дикаторов сами не излу- чают свет, а работают на принципе отражения или пропускания света от внеш- него источника, поэтому видимость знаков улуч- шается прн увеличении внешней освещенности
Низкая яркость и кон- трастность, большая по- требляемая мощность, большие габаритные раз- меры, ограниченная длина алфавита знаков Сравнительно низкие ин- женерно-психологические и хорошие эксплуатационно- техническне характери- стики
Высокая потребляемая мощность, трудность со- пряжения с интегральны- ми схемами Разработаны только экс- периментальные образцы индикаторов
Рис. 71. Структурные схемы СОИ:
а -* с индивидуальным способом предъявления информации; b — с предьяв-
лением информации в обобщенной форме; о — с регулируемым потоком инфор-
мации; а — с иерархическим способом предъявления информации
Недостатки СОИ: увеличение времени поиска информации, необ-
ходимой оператору для отыскания причин выхода за допустимое значе-
ние обобщенной характеристики; необходимость развитого вычисли-
тельного комплекса; меньшая (по сравнению с предыдущим типом)
надежность отображения; необходимость существенного знания опера-
тором поведения контролируемого объекта.
Для устранения этих недостатков СОИ снабжаются дополнитель-
ными средствами индивидуального отображения, которые, вне зависи-
мости от работы основного индикатора, непрерывно и оперативно по-
казывают значения наиболее важных параметров.
167
3. Системы с регулируемым потоком информации (рис. 71, в)
характеризуются тем, что общий поток, идущий от объекта управления,
искусственно делится с помощью устройства коммутации УК на ряд
малых потоков, предъявляемых оператору последовательно одними
и теми же ОИ. СОИ этого типа делятся па предъявляющие информацию
с приоритетом и предъявляющие информацию только о тех величи-
нах, которые вышли за допустимые пределы.
Преимущества СОИ: существенное сокращение передаваемого
потока информации; уравнивание его с потоком, определяемым пропуск-
ной способностью оператора; сокращение площади информационной
панели; наглядность отображения каждой фазы управляемого про-
цесса.
Недостатки СОИ этого типа: большое время поиска причин выхода
за допустимые пределы какого-либо параметра вследствие ограничен-
ного числа ОИ на панели и соответственно числа одновременно инди-
цируемых параметров; необходимость сложных УК; необходимость
достаточно полных априорных сведений о ходе контролируемого про-
цесса.
4. Системы с иерархическим способом предъявления информации
(рис. 71, г) характеризуются многоступенчатой структурой построения
СОИ. На ступени / отображается состояние контролируемого объекта
в целом. Оператор непрерывно, автоматически снабжается информа-
цией об общей ситуации (без ее детализации). На ступени // по указа-
нию оператора отображается состояние отдельной части объекта управ-
ления. При этом предъявляется только та информация, которую най-
дет нужным получить оператор после ознакомления с общей ситуацией.
На ступени ///, по требованию оператора, отображается информация
о состоянии каждого контролируемого параметра в количественной или
качественной форме. Информация на индикаторы ступеней // и 111
выводится оператором с помощью командного аппарата КА.
Системы с иерархической структурой обладают преимуществами
СОИ всех других типов. К ним относятся: возможность согласования
большого потока информации с пропускной способностью оператора;
значительное сокращение объема ненужной информации; существенное
снижение необходимости в априорных сведениях об изучаемом объекте;
компактность в отношении занимаемой площади; широкие возможности
перестройки для обслуживания объектов различного назначения.
Недостатки СОИ: необходимость высокоразвитого ВК; специаль-
ных устройств связи ВК с отдельными СОИ всех ступеней; специальной,
индивидуальной для каждого объекта разработки основного индика-
тора.
Выбор типа СОИ зависит от соотношения между потоком информа-
ции Сцнф, подлежащей отображению, и пропускной способностью
оператора Fon. При ГШ1ф < Fon целесообразно применение СОИ
с индивидуальным способом предъявления информации. При /"инф ~
Fnn следует применять СОИ с индивидуальным способом предъяв-
ления и группировкой отдельных ОИ по любому из рассмотренных ранее
принципов.
При /щИф>Еоп и возможности разделения информационного
потока на приоритетные группы применяются СОИ с регулируемым
потоком. При этом па каждом этапе работы оператора должно выпол-
няться условие Тфнф < Коп- Если КПНф > Епп и нет возможности
разделить ЕИ1.ф на ряд частных потоков, а также при СП|.ф з> Fim
следует применять СОИ с иерархическим способом предъявления инфор-
мации [168].
168
Рис. 72. Многошкальные индикаторы (объяснения в табл. 66)’
Для уменьшения общей площади СОИ (особенно при индивидуаль-
ном способе предъявления информации) целесообразно применять мно-
гошкальные (многофункциональные) индикаторы. Их применение спо-
собствует также уменьшению времени считывания показаний по сравне-
нию с однофункциональными индикаторами. Многофункциональные
индикаторы основных типов показаны на рис. 72, а их общая харак-
теристика дана в табл. 66.
Преимущества индикаторов / и 2 обусловлены применением много-
мерного кодирования: в I применен дополнительный признак — по-
ворот индекса, в 2 — цветовое кодирование. Индикаторы 1, 2, 3, 5
могут быть использованы как интегральные: в нормальных условиях
на них высвечивается горизонтальная линия или окружность. При
отклонении от нормы линия или окружность разрываются, по харак-
теру разрывов (см. рис. 72) можно судить о значении отклонения и его
направлении.
Для увеличения пропускной способности оператора целесооб-
разно применять полисеисорные (полимодальные) СОИ. В них инфор-
мация предъявляется оператору с помощью нескольких видов сигналов
одновременно. При построении полимодальпых СОИ необходимо учи-
тывать ряд факторов и прежде всего взаимодействие анализаторов
в процессе восприятия информации, обусловленное их физическими
особенностями и сложностью строения воспринимаемых объектов,
а также функционирование каждого анализатора в отдельности как
относительно независимой системы.
169
Таблица 66
Сравнительная характеристика мпогошкальных индикаторов
Номер на рисунке Состояние элементов индикатор;) в зависимости от значении контролируемых парамезров Время считывания отклонен и й от нормы, с Относительная по - грешность считы - вания
Параметры соот- ветствуют задан- ным значениям Параметры имеют от- клонение от заданных значений для двух параме- тров для трех параме- , тров
1 Горизонтальная линия Поворот индексов вверх или вниз 2,6 4,2 0.020
2 Светлая широкая полоса Частичное измене- ние фона и наличие просвета 3.1 4,5 0,015
3 Горизонтальная лини я Движение индексов вверх или вниз 3,1 4,8 0,025
4 Вертикальные индексы располо- жены вершинами на средней линии Изменение размеров индексов 3,2 5,1 0,030
5 Окружность Увеличение или уменьшение секторов 3,2 5,3 0,055
6 Радиальные ин- дексы расположе- ны вершинами на одной окружности Изменение размеров индексов 4,2 5,5 0,060
7 Симметричная фигура Нарушение симме- трии 4,4 5.5 0,080
С учетом этих факторов звуковой сигнал в качестве дополнения
к зрительным индикаторам следует применять в следующих слу-
чаях:
взгляд оператора отвлечен от приборной панели наблюдением
за тем, что происходит в окружающей среде;
интерпретация показаний зрительного индикатора упрощается
или делается более ясной при передаче устных сообщений;
зрительный сигнал имеет низкое отношение сигнала к шуму;
зрительное восприятие оператора затрудняется воздействием среды
и случайным образом снижаются как зрительные, так и слуховые воз-
можности человека.
Сочетание зрительного и тактильного анализаторов следует исполь-
зовать, когда для управления требуется исключительно быстрая реак-
ция, механический контакт с системой управления помогает интерпре-
тировать показания зрительного индикатора, отношение сигнала к шуму
в зрительном и слуховом каналах находится ниже приемлемых зна-
чений.
Если окружающая среда понижает вероятность обнаружения
любого из сигналов, можно применять совместное сочетание индикато-
ров для всех трех типов анализаторов.
Разработка СОИ состоит из нескольких этапов, основными из ко-
торых являются следующие:
психологический анализ деятельности оператора и определение
информации, необходимой ему для выполнения заданных функций
170
согласование интенсивности потока сигналов с реальной про-
пускной способностью оператора в целях достижения наивысшей эффек-
тивности работы системы путем выбора оптимального типа СОИ;
выбор конкретных типов ОИ, наиболее полно соответствующих
характеру решаемых задач и возможностям оператора по приему и
переработке информации;
композиционное решение и определение конкретной структуры
СОИ (выбор способа кодирования и длины алфавита сигналов, выбор
характеристик ОИ, определение их взаимосвязи и взаимного располо-
жения, пространственная компоновка ОИ, композиционное и цветовое
решение СОИ, составление общего алгоритма работы информационной
системы);
разработка и испытание опытных образцов, оценка полученных
решений построения СОИ и проведение последовательной коррекции
структуры СОИ для получения приемлемых значений ее выходных
характеристик.
Для решения перечисленных задач разработан ряд подходов:
структурно-психологический, системно-лингвистический, различные
разновидности графоаналитических методов.
В интересах надежной работы оператора органы индикации и
управления размещают таким образом, чтобы упорядочить маршрут
их обслуживания в соответствии с заранее установленной закономер-
ностью, позволяющей ему строить стратегию информационного поиска
на мнемонической основе. В качестве такой закономерности может быть
выбрана любая последовательность, обладающая с точки зрения траек-
тории поиска максимальной мнемоничностью. Более предпочтительной
является последовательность «горизонтальный ряд», как наиболее
соответствующая сложившимся навыкам чтения европейского письма.
Существует несколько подходов, позволяющих количественно
оценить неупорядоченность размещения элементов.
Например, предлагается вычислять неопределенности выбора на
информационном поле Ь требуемых элементов из а имеющихся по фор-
муле
р
(32)
, , а — b 4- 1
где hi — log.,------------показатель неупорядоченности элементов
информационного поля; р — число элементарных полей, соответству-
ющих элементарным операциям; а — число элементов, из которых
осуществляется выбор для очередной элементарной операции; Ь —
число выбираемых элементов.
Этот метод и его модификации позволяют практически решать
задачу количественной оценки неупорядоченности, хотя неоднознач-
ность в выборе параметров а и Ь создает определенные трудности.
Графоаналитический метод позволяет определить с помощью спе-
циальных графиков и эмпирической формы дополнительные временные
затраты оператора на поиск элементов индикации и органов управле-
ния при различной степени их упорядоченности на пульте. Достоин-
ство его в наглядности, однако велик объем графических работ и до-
вольно громоздки вычисления.
Менее известен метод координатного эталона, основанный на ис-
пользовании теории множеств.
171
.Множество А' неупорядочено, если порядок расположения его
элементов отличен от порядка расположения тех же элементов в эта-
лонном множестве Э. Степень неупорядоченности может быть охарак-
теризована выражением
"I
). г)2 ' (Уэ~УА’У
Ki = —-----------------------------, (33)
III
где г/э;-хд,; уд,— соответственно х и у координаты одинаковых
элементов и ед,, принадлежащих] соответственно множествам Э
и A'; tii — число элементов, к которому обращаемся при реализации
/-го алгоритма.
Если на данном пульте реализуется т алгоритмов, то коэффи-
циент неупорядоченности имеет вид
т
У.
(34)
где yi — весовой коэффициент /-го алгоритма, определяемый метолом
экспертных оценок.
Физический смысл Кт — средневзвешенное расстояние между
элементами ея и ед,. Чем меньше Кт для данного варианта размещения
элементов, тем более приемлем этот вариант. Для эталонного разме-
щения Кт — О’, для реального размещения добиться выполнения этого
условия практически невозможно. При я; <20 в качестве допусти-
мого принимается значение Кт С 1- Процесс вычислений Кт легко
поддается алгоритмизации и может быть реализован на ЭВМ; в то же
время для пультов, содержащих не более 10—12 элементов при условии
выполнения на них трех-четырех алгоритмов, и ручной счет оказывается
несложным и не очень трудоемким. Покажем это на примере.
Пример. Пусть на панели пульта размещаются шесть элементов
(пд = 6) в две строки и три столбца, как показано на рис. 73, а, и пусть
на ней надо реализовать два алгоритма, для которых порядок обраще-
ния к элементам показан на рис. 73, б, в соответственно. Предположим,
что алгоритмам приписаны равные веса у, = у2 = 0,5 и для них и/ =
= пд, т. е. в ходе реализации этих алгоритмов к каждому элементу
оператор обращается один раз. Если бы в ходе реализации алгоритма
оператор обращался к элементам пульта в порядке возрастания их
номеров,' неупорядоченность была бы равна 0, т. е. при оценке неупоря-
доченности для каждого алгоритма за эталонное размещение можно
принимать показанное на рис. 73, а (по сути будем решать обратную
Рис. 73* Порядок обращения к элементам пульта
172
1-й алгоритм решения примера (рис. 73, б)
а 67
задачу, оценивая упорядоченность деятельности при реализации алго-
ритма относительно заданного размещения элементов, принципиально
это роли не играет). Вычисления представим в виде табл. 67, 68. Для
краткости в них обозначено
Р(еэ’ еА'~) = У(хэ-хА^ + (Уз-УА'У ’
По формуле (34)
Кт
Дх = | Хэ — Хд,
Ду = |{/Э — УД’|-
I -0,5+ 1,33 0,5
(35)
Таким образом Кт < 1, т. е. информационное и моторное поля
упорядочены в достаточной степени.
173
5, ТРЕБОВАНИЯ К ОБСЛУЖИВАЕМОСТИ
И РЕМОНТОПРИГОДНОСТИ СЧМ
Под обслуживаемостью понимается приспособленность техниче-
ских устройств и способность обслуживающего персонала к поддержа-
нию СЧА1 в готовности для применения по назначению. Обслуживае-
мость характеризует удобство выполнения операций по обслужива-
нию технического устройства и простоту овладения обслуживающим
персоналом технологией выполнения этих операций.
Под ремонтопригодностью понимается приспособленность СЧМ
к обнаружению и устранению отказов. Ремонтопригодность характе-
ризует как конструктивные свойства технического устройства, позво-
ляющие легко, быстро и надежно обнаружить и устранить отказ, так
и требования к уровню профессиональной квалификации и обслужива-
ющего персонала.
Принципиальное различие между указанными понятиями заклкг
чается в том, что, во-первых, обслуживаемость относится к плановому
техническому обслуживанию, а ремонтопригодность — к неплановому.
Во-вторых, обслуживаются исправные системы (хотя в процессе обслу-
живания могут выявляться неисправности), а ремонтируются — не-
исправные. Этими различиями объясняется и разная напряженность
в деятельности обслуживающего персонала. При выполнении непла-
нового технического обслуживания, связанного с устранением отказов
технических средств, напряженность обычно выше вследствие внезап-
ности, высокого дефицита времени, разнообразия и недетерминирован-
ности выполняемых операций.
Конкретные рекомендации, которые необходимо учитывать для
обеспечения ремонтопригодности и обслуживаемости техники, при-
ведены в табл. 69.
Точки проверки нужно планировать так, чтобы по ним можно было
систематически прослеживать прохождение сигналов в любых частях
оборудования. Обслуживающий персонал должен иметь возможность
точно устанавливать, в какой именно точке сигнал отклоняется от
заданной величины сверх допустимых пределов. При размещении точек
проверки на оборудовании необходимо соблюдать следующие общие
рекомендации:
располагать или защищать все точки проверки так, чтобы при
пользовании ими обслуживающий персонал не соприкасался с высоким
напряжением;
используемые при техническом обслуживании точки проверки
располагать близко к органам управления или индикаторам, которые
участвуют в операции проверки;
каждая точка проверки, используемая для настройки, должна
иметь один орган настройки, связанный с ней.
При выборе обозначений для точек проверки нужно обозначать
каждую точку проверки числом, буквой или другим символом, который
соответствует обозначению ее в инструкциях по техническому обслу-
живанию; указывать для каждой точки допустимые отклонения кон-
тролируемого сигнала, а также, если возможно, предельные значения,
которые должны измеряться в этой точке; кодировать точки проверки
цветом так, чтобы их было легко опознать; применять фосфоресциру-
ющие надписи на точках, селекторных переключателях и измеритель-
ных приборах, которыми придется пользоваться при очень слабом
свете.
174
Таблица 69
Рекомендации по обеспечению оосдужпваемости
И ос м о что, цзи годное
Эксплуата- ционные процедуры иди элементы Констру ктивное цешение Рекомендации
Конструкция блоков и элементов
аппаратуры должна обеспечивать
только правильную нх установку,
при этом перемещение должно про-
изводиться по направляющим или
пазам по прямой линии
Все сменные блоки н элементы
кодируются цветом или метками
Установка
блоков
Часто извлекаемые блоки должны
иметь для выдвижения ролики или
шарниры
Выдвижные блоки должны снаб-
жаться упорами,- фиксаторами
Длинные проводники, кабели*
расположенные внутри аппарату-
ры, прикрепляются специальными
зажимами
Электриче-
ские про-
водники
(кабели)
Кабели должны иметь достаточ»
ную длину, чтобы блоки можно
было извлечь из стойки и прове-
рить в удобном месте. Их следует
прокладывать так, чтобы избежать
их случайного повреждения. При
прокладывании через металличе-
ские отверстия кабели защищают
с помощью втулки Они должны
иметь КОЦИОТВЯЧНЬК' мотки
175
Продолжение табл. 69
Эксплуата-
ционные
процедуры
или элементы
Конс'1 ру кти иное
решен нс
Рекомгпдацни
Установка
элементов
внутри
аппаратуры
Элементы или детали, сходные
1 по форме, должны быть легко раз-
личимы
Подстройка
и регули-
ровка аппа-
ратуры
Необходимо предусмотреть такие
механические направляющие или
винты, чтобы инструмент (напри-
мер, отвертка) с них не соскальзы-
вал
Досягае-
мость эле-
ментов
аппаратуры
Смазка
Точки, испытаний кабеля, разъ-
емы. таблички необходимо кодиро-
вать, снабжать надписями, распо-
лагать r зоне хорошей видимости
Наилучшую досягаемость следует
обеспечить блокам, доступ к кото-
рым требуется чаще, а детали и
элементы, требующие частой заме-
ны, должны быть досягаемы без
съема других исправных элементов
Аппаратура и оборудование кон-
струируются с учетом возможности
их смазки без разборки; на места,
требующие смазки, ставятся пояс-
нительные надписи
176
Продолжение табл. 69
lipOii' Д\ ОЫ
лп чипы
Конструктивное
решение.'
Рекомендации
Крепежные
элементы
Разъемы и
соединители
Испытатель-
ное обору-
дование
Кожухи
и крышки
Конструкция должна предусма-
тривать снятие кожуха с блока,'
кромки и углы кожухов и крышек
должны быть закруглены; при уста-
новке или снятии используются
направляющие, упоры и ограничи-
тели
Число и разнообразие должно
быть сведено к минимуму. Пред-
почтение отдается крепежным эле-
ментам, открываемым руками. К го-
товкам крепежных элементов необ-
ходимо обеспечить, свободный до-
ступ и возможность использования
различного инструмента
Везде, где можно, следует при-
менять быстроразъемиые соедини-
тели, требующие не более одного
оборота штепсельного разъема
Штепсельные разъемы должны
иметь направляющие шпонки для
установки в гнезда и четко коди-
роваться
В футляре или под крышкой не-
обходимо предусматривать доста-
точное пространство для хранения
соединительных проводов, инстру-
ментов. Инструкция по эксплуата-
ции крепится на крышке или лице-
вой панели. Переносная аппарату-
ра должна обеспечить простоту
транспортировки и ориентации
в нужном положении
177
Продолжение тайл. 69
Эксплуата-
ционные
процедуры
или элементы
Конструктивное
решение
Рекомендации
Плавкие
предохрани-
тели
На щитках для плавких предо-
хранителей должны быть нанесены
надписи с указанием номиналов.
Предохранители должны быть легко
досягаемы
Замена предохранителей должна
производиться без применения ин-
струментов
Отверстия
для доступа
к аппара-
туре
Отверстия для доступа не должны
иметь острых углов* Около вырезов
необходимо размещать инструкции
по выполнению работ и предупре-
дительные знаки. Заслонки, закры-
вающие отверстия, должны сни-
маться не полностью и удержи-
ваться в открытом положении без
поддержки
Блоки и
элементы
СЧМ
Использование выдвижных и вра-
щающих блоков обеспечивает сво-
бодный доступ к ним отовсюду
Для переносных элементов длина
не должна превышать 40 см н вы-
сота — 30 см
Установку и удаление элементов
из блоков необходимо производить
по прямой или слегка искривлен-
ной линии, избегая смещений и
разворотов
178
Продолжение табл» 69
Эксплуата -
иконные
процедуры
•hi элементы
Конструктивное
решение
Рекомендации
Кожухи
н крышки
Элементы должны иметь разме-
ры, достаточные для легкого до-
ступа, в зависимости от функцио-
нального назначения работ
Рукоятки
и площадки
для захвата
Рукоятки и площадки должны
располагаться в соответствия с цен-
тром тяжести блока я иметь зазор
не менее 5 см
Элементы
управления
Между элементами необходимо
предусматривать пространство для
удобного захвата,- обеспечения ма-
нипулирования
Разъемы и
соединители
Штепсельные разъемы разносятся
на расстояния, достаточные для их
захвата при включении и выклю-
чении,- но не менее 2*5 •— 6,0 см
Крепежные
изделия
Должны обеспечивать легкий до-
ступ и закрепляться по возмож*
ности за один оборот
Отверстия
для доступа
с заслонкой
Отверстия должны быть доста-
точными, чтобы через них выпол-
нять работу и наблюдать за ней.
Крышка отбрасывается
179
Для облегчения технического обслуживания необходимо преду-
сматривать доступы всюду, где для выполнения операций технического
обслуживания и ремонта нужно было бы снимать кожух или корпус,
открывать места крепления или демонтировать блок. В табл. 70 при-
водятся рекомендуемые зоны доступа на оборудовании.
Таблица 70
Рекомендуемые зоны доступа на оборудовании
Степень необходимости доступа Доступ для обслужив cl II и я Доступ только для зритель- ной проверки Доступ для испытательного оборудования
Крайне необходимо Выдвижные пол- ки нли ящики Отверстие без крышки Отверстие без крышки
Необходимо Навесные двери с петлями, располо- женными снизу Окно аз пластика Смонтированная на пружине скользящая крышка
Малая необходимость Съемные панели с защелками Небьющееся стекло —
Наименьшая необходимость Съемные панели с наименьшим чис- лом винтов самого большого размера, удовлетворяющего требования ТУ Плоская крыш- ка с наимень- шим числом винтов самого большого раз- мера, удовле- творяющего требованиям ТУ Плоская крыш- ка с наимень- шим числом винтов самого большого раз- мера, удовлет- воряющего требованиям ТУ
При планировании установки блоков необходимо учитывать сле-
дующие общие рекомендации:
при необходимости доступа обслуживающего персонала к задней
стороне блока, смонтированного на петлях, блок следует устанавливать
так, чтобы его задняя сторона была открыта полностью и могла оста-
ваться открытой без поддержки;
блоки располагать так, чтобы их крышки можно было открывать,
не задевая переборок, выступов или другого оборудования;
точки проверки, точки настройки, соединительные устройства
и таблички с обозначениями должны быть обращены непосредственно
к персоналу и не заслонены другими блоками;
компоненты оборудования, которые нужно подвергать частому
осмотру, размещать там, где их можно хорошо видеть, не снимая па-
нелей, крышек или других частей оборудования;
блоки, подлежащие проверке в определенной последовательности,
располагать вместе, чтобы освободить обслуживающий персонал от
необходимости совершать лишние движения;
180
блоки не располагать в местах, где во время технического осмотра
па персонал может попадать масло, другие жидкости или грязь;
блоки располагать так, чтобы к ним можно было добраться, не
снимая других блоков;
замену блоков проектировать через переднюю сторону оборудова-
ния, а не через заднюю;
индикаторы, управляющие устройства и точки проверки для тех-
нического обслуживания нужно располагать на расстоянии 1 —1,5 м
от пола.
При разработке доступов к оборудованию необходимо соблюдать
следующие рекомендации:
делать доступы такой формы, которая необходима для работы тех-
нического персонала;
размеры доступов рассчитывать с учетом габаритов деталей, ко-
торые должны через них проходить, а также размеров кисти, руки
или тела оператора с учетом одежды;
при необходимости обзора для оператора следует увеличить соот-
ветственно размеры доступа или предусмотреть для этого специальное
окно;
обозначать каждый доступ номером, буквой или каким-либо дру-
гим символом, который предусмотрен для пего в руководствах по тех-
ническому обслуживанию и ремонту;
в табличках к каждому доступу, если это возможно, указывать все
части оборудования, к которым ведет этот доступ, а также инструмент,
которым необходимо пользоваться.
В табл. 71 и на рис. 74 приводятся некоторые минимальные
размеры доступов.
Рис, 74. Размеры пространства, необходимого для работы в различных позах
181
Таблица 71
Минимальные размеры для доступа к аппаратуре
Наименование опера» ции или части тела Минимальные размеры отверстий Пояснительный эскиз
Проникновение двумя руками на глубину от 150 до 635 мм: легкая одежда зимняя одежда Проникновение на всю длину руки (до плеч) двумя руками Высота 130 мм Ширина 200 мм плюс ’/< глубины проникно- вения Высота 180 мм Ширина 250 мм плюс 3А глубины проникно- вения Ширина 500 мм Высота 100 мм
Вставление ящика, взятого за две ручки спереди Зазор 10 мм вокруг ящика прн достаточных зазорах у ручек
Вставление ящика, взятого руками с боков: легкая одежда зимняя одежда Ширина ящика плюс 120 мм Высота 130 мм или 10 мм вокруг ящика Ширина ящика плюс 180 мм Высота 220 мм или 40 мм вокруг ящика ^=i====^j
Пустая рука до за- пястья: голая рука, согну- тая голая рука вы- прямленная в перчатке или ру- кавице в меховой рукавице 95 мм (диаметр или сторона квадрата) 57 х 100 мм или диа- метр 100 мм 100 x 150 мм или диа- метр 150 мм 125x 165 мм или диа- метр 165 мм
-—
Рука, сжатая в кулак, до запястья: голая рука в перчатке или ру- кавице в меховой рукавице 90 X 130 мм или диа- метр 130 мм 1 15х 150 мм или диа- метр 150 мм 180 x 220 мм или диа- метр 220 мм
—
182
Продолжение табл. 71
Наименование опера- ции или части тела Минимальные размеры отверстнй Пояснительный оскпа
Рука, держащая пред- мет диаметром 50 мм, до запястья: голая рука в перчатке или ру- кавице в меховой рукавице 100 мм (диаметр или сторона квадрата) 150 мм (диаметр или сторона квадрата) 180 мм (диаметр или сторона квадрата) 1 —— 1
Рука, держащая пред- мет диаметром свыше 25 мм, до запястья: голая рука в перчатке или ру- кавице в меховой рукавице Зазор 45 мм вокруг предмета Зазор 65 мм вокруг предмета Зазор 90 мм вокруг предмета
Рука до локтя: легкая одежда зимняя одежда с предметом 100x114 мм диаметр 114 мм 180 мм (диаметр или Сторона квадрата) Зазоры указаны выше
Рука до плеча: легкая одежда зимняя одежда с предметом 130 мм (диаметр или сторона квадрата) 220 мм (диаметр или сторона квадрата) Зазоры указаны выше
Доступ к кнопке: голая рука рука в перчатке Диаметр 32 мм Диаметр 38 мм
Доступ двумя согну- тыми пальцами: голая рука рука в перчатке Диаметр 50 мм Диаметр 63 мм
Бставлеиие электрон- ной лампы: миниатюрная лампа крупногабаритная лампа Диаметр 50 мм Диаметр 100 мм
183
6. ТРЕБОВАНИЯ К ЭКСПЛУАТАЦИОННОЙ ДОКУМЕНТАЦИИ
Обито ИПТ к эксплуатацпошюй документации в качестве состав-
ной части информационной модели могут быть сформулированы сле-
дующим образом:
1. Объем сведений, включаемых в документацию, должен опре-
деляться задачами, решаемыми оператором.
2. Информация должна содержаться в форме, обеспечивающей
ее непосредственное использование без расшифровки и перекодиро-
вания.
3. Специально отобранная информация должна быть абстрактной
(содержать в себе обобщения) и достаточно наглядной.
4. Предъявляемая информация должна допускать возможность ее
укрупнения или детализации.
5. Форма представления информации должна быть согласована
с особенностями мыслительной или оперативной задачи, которую ре-
шает оператор, т. е. как бы организовать саму деятельность оператора.
В дополнение к перечисленным могут быть указаны также некото-
рые общие требования к эксплуатационной документации:
она должна составляться на основе проектной и конструкторской
документации обязательно с учетом деятельности обслуживающего
персонала;
ре шение одной эксплуатационной задачи должно обеспечиваться
одним эксплуатационным документом;
ст руктура, содержание и форма документа должны соответство-
вать квалификации обслуживающего персонала;
полный комплект ЭД должен обеспечить любой вид работы в штат-
ном и нештатном режимах.
Состав информации, включаемой в документацию, определяется
содержанием и структурой операторской деятельности.
Скорость и точность восприятия текста зависят от характеристик
букв, интервалов между ними и между словами, длины строк и интер-
валов между строками.
В русском алфавите более точно распознаются буквы О, С, Т, Р,
Ф, Д, К, Г, А, Е, Н, У, Ч, Ь, И, менее точно Ш, Щ, М, Ж, П, Ы,
Э, Ю, Я, Б, Ы, 3, Ц. По точности опознания цифры располагаются
в следующем порядке: 4, 7, 5, 3, 0, 1, 8, 2, 6, 9. Рекомендуемая высота
букв 0,005 дистанции наблюдения. Соотношение ширины и высоты
букв 3:5.
Интервалы между буквами 1/8—1/2 их ширины, между словами
1—1,5 ширины буквы и между строками 1/2—1 высоты буквы.
Для размножения текстовой документации широко используют
светокопирование, электрографию, плоскую н высокую печать. Тексто-
вые документы, получаемые этими способами, различаются читае-
мостью (рис. 75). Следует по возможности отказываться от розово-
красных светокопий, которые плохо читаются и к тому же быстро
выцветают. Это общие рекомендации, и их необходимо учитывать при
разработке и издании любой текстовой документации. Рекомендации
для различных видов текстовой документации приводятся ниже.
Инструкция по эксплуатации должна отвечать общим ииженерио-
психологическнм требованиям к ЭД и содержать исчерпывающие све-
дения по всем видам работ, которые выполняются обслуживающим
персоналом при эксплуатации технических средств.При этом целесооб-
разно указывать состав, квалификацию и размещение специалистов,
необходимых для выполнения каждого вида работ; периодичность и
184
очередность выполнения операций и время, отводимое на их выпол-
нение; способы выполнения операций.
Описание операций необходимо приводить в технологической по-
следовательности, при изложении стараться давать меньше текста
н больше таблиц, графиков и другой изобразительной информации.
Должно быть предусмотрено разделение информации по рубрикам;
пе речень команд или условий выполнения (когда надо делать);
перечень операций (что надо делать);
описание операций (как надо делать);
пояснения (что при этом происходит и каково значение выполняе-
мых операций).
Для наиболее ответственных операций в целях обеспечения само-
контроля действий операторов рекомендуется разрабатывать краткие
памятки с символической или текстовой записью алгоритмов, разме-
щаемые на аппаратуре непосредственно около органов управления
или индикаторов, используемых при выполнении таких операций.
Техническое описание должно содержать исчерпывающие сведения
о назначении, составе, характеристиках, принципах действий, устрой-
стве и функционировании системы. При этом рекомендуется указывать
и основные психофизиологические требования, предъявляемые к дея-
тельности операторов в системе, а также приемлемое время реакций,
распределения антропометрических данных и другие сведения о пара-
метрах операторов, принятых за исходные при создании системы.
Если для пользования технического описания требуется предвари-
тельная конкретная общетехническая подготовка, то в начале техниче-
ского описания должны быть указаны учебники или программы, в рас-
чете на знание материала которых составлено описание.
Среди иллюстраций технического описания обязательно должны
быть упрощенные изображения пультов или передних панелей блоков
с изображениями всех органов управления, регулирования и контроля,
а также схемы размещения оборудования в помещениях. Размещение
иллюстраций к техническим описаниям в отдельных альбомах нецеле-
сообразно, онн должны располагаться непосредственно в тексте.
Документация по поиску неисправностей должна быть по возмож-
ности формализованной.
В целях создания удобств для операторов и облегчения переключе-
ния от выполнения основного алгоритма к выполнению алгоритма
165
поиска и устранения неисправностей рекомендуется в инструкциях
по эксплуатации или в символической записи алгоритма после
каждого логического условия предусматривать отсылку к алго-
ритму поиска неисправностей, если данное логическое условие не
выполняется.
Инструкция по обнаружению н устранению неисправностей должна
выпускаться, как правило, отдельными частями для каждого РМ.
Необходимо указать перечень проверок, указывающих место устране-
ния неисправности и способы ее устранения, используемый инструмент
и способы послерсмоитного контроля.
Графическая документация должна обеспечивать выразительность
графических документов; насыщение их теми данными, которые необ-
ходимы персоналу; возможность их использования без поясняющего
текстового материала.
Если оценивать эффективность графического представления с точки
зрения опознания и понимания персонала, а также преобразования
информации по времени и допускаемым при этом ошибкам, то
график оказывается в 1,2 раза эффективнее таблиц и более чем
в 100 раз эффективнее формул. Форма и толщина линий графика
должны определяться в соответствии с пороговыми характеристиками
зрения.
Диаграммы используются главным образом для изображения соот-
ношений между величинами. Некоторые общие рекомендации, отно-
сящиеся к компоновке диаграмм, могут быть сформулированы следу-
ющим образом: площадь, занимаемая диаграммой, не должна превышать
оперативного поля зрения; число составляющих диаграмму столбиков
или секторов не должно превышать объема восприятия; масштаб дол-
жен определяться в соответствии с оперативными порогами глазомера;
при построении диаграммы целесообразно использовать цветовое, циф-
ровое и буквенное кодирование, а также координатные сетки, облег-
чающие глазомерное сравнение ее составляющих.
Все схемы необходимо выполнять в удобных для эксплуатации
форматах 297 х (210 х «) ММ, где «— нечетное число натурального
ряда. При этом поле чертежа представляет собой полосу, равную по
ширине вертикальной стороне формата 11, па которой выделяются
зоны с горизонтальным размером этого формата; каждую зону нуме-
руют. Складывают эту схему «гармошкой» по границам зон и получают
схему, которую при любой сложности можно читать без развертывания
всей схемы сразу. Преимуществом такого выполнения схем является
возможность совместного чтения нескольких несмежных зон схемы
и существенное сокращение поля схемы, занятого соединительными ли-
ниями.
Символические способы описания алгоритмов обеспечивают сокра-
щение объема документов и создают условия для компактной обозримой
записи, которая может быть размещена в виде памятки непосредственно
на РМ оператора. Кроме того, символы воспринимаются быстрее и
точнее, на их основе можно создать формальный язык, одинаково пра-
вильно воспринимаемый специалистами, говорящими на разных на-
циональных языках. Смысл символических обозначений запоминается
лучше, если они имеют определенную мнемическую связь с объектом,
при этом условии увеличивается быстрота реакции.
Латентный период сенсомоторной реакции опознания предмета
в натуре составляет 0,4 с; цветного рисунка 0,9 с; светотене-
вого рисунка 1,2 с; контурного рисунка 1,5 с и названия объекта
2,8 с.
186
7. ОРГАНИЗАЦИЯ РАБОЧЕГО МЕСТА ОПЕРАТОРА
Рабочее место оператора — это место человека в системе, которое
оснащено средствами отображения информации, органами управления
н вспомогательным оборудованием и па котором осуществляется его
трудовая деятельность (ГОСТ 21034—75). В зависимости от числа одно-
временно работающих операторов различают соответственно индиви-
дуальное или коллективное РМ.
РМ может быть рассчитано на работу оператора сидя, стоя, сидя
и стоя попеременно. Рекомендации по выбору рабочего положения
приведены в табл. 72. Кроме того, предусматривая то или иное рабочее
положение, следует избегать длительно фиксированных рабочих поз.
Поэтому для некоторых видов труда целесообразно предусматривать
смену рабочих положений сидя и стоя, что способствует перераспреде-
лению статической нагрузки на мышцы.
При любом рабочем положении оператора его поза должна быть
физиологически правильно обоснованной. Для этого прежде всего
должны быть обеспечены оптимальные положения частей тела (рис. 76).
В положении сидя допустимыми являются также позы, несколько
отличающиеся от оптимальных (рис. 77). Они отличаются и от тех,
которые используют при антропометрических измерениях. Поэтому
некоторые из табличных антропометрических характеристик в этом
случае следует использовать не непосредственно, а путем пересчета.
Например, как следует из рис. 76,
tn = b sin а, т± = d cos у, h = b cos а,
hi — d sin y.
(36)
При организации PM должны быть соблюдены следующие основ-
ные условия:
создано достаточное рабочее пространство, позволяющее оператору
осуществлять все необходимые движения и перемещения в процессе
выполнения трудовой деятельности;
обеспечены достаточные физические, зрительные и слуховые связи
между работающим человеком и оборудованием, а также между людьми
в процессе выполнения общей трудовой задачи;
Рис. 77. Построения, необходимые для
получения пересчитанных значений ан-
тропометрических характерисгик
Рис. 76. Оптимальные значения
углов в суставных сочленениях тела:
а — эпюра позы сидя; б — эпюра
позы стоя
187
Таблица 72
Характеристика рабочих положений человека
Рис. 78. Зоны зрительного наблюдения;
а — в горизонтальной плоскости; б — в вертикальной плоскости
оптимально размещены РМ в производственном помещении, а также
предусмотрены проходы для работающих люден;
определены допустимые значения факторов рабочей среды (шума,
вибрации, освещенности и др.);
созданы необходимые средства защиты работающих от действия
опасных и вредных производственных факторов (физических, химиче-
ских, биологических и психофизиологических);
предусмотрены меры, предупреждающие или снижающие прежде-
временное утомление работающего человека, предотвращающие воз-
никновение у него психофизиологического стресса, а также появление
ошибочных действий.
РМ включает информационное (пространство с СОИ) и моторное
(пространство с органами управления) поля. В информационном поле
(рис. 78) различают три зоны. В зоне 1 (± 15° от нормальной линии взора
в горизонтальной и вертикальной плоскостях) располагают очень часто
используемые средства отображения информации, требующие точного
и быстрого считывания показаний; в зоне 2 (±30°) располагают часто
используемые СОИ, требующие менее точного и быстрого считывания;
в зоне 3 (±60°) — редко используемые СОИ (здесь возможны движения
глаз и повороты головы).
В моторном поле (рис. 79, 80) также различают три зоны. Зона
оптимальной досягаемости 1 ограничена дугами, описываемыми пред-
плечьями при движении в локтевых суставах с опорой. Зона легкой
досягаемости 2 ограничена дугами, описываемыми расслабленными
руками при движении их в плечевом суставе. Зона досягаемости 3
ограничена дугами, описываемыми максимально вытянутыми руками
при движении их в плечевом суставе. Расположение органов управле-
ния в моторном поле производится в соответствии с табл. 73.
РМ для выполнения работ в положении сидя организуется в со-
ответствии с ГОСТ 12.2.032—78.
При певоз’чожностн регулирования высоты рабочей поверхности
и пространства для ног допускается проектировать оборудование
с нерегулируемыми параметрами РМ. Числовые значения параметров
определяют с помощью табл, 74.
Составной частью РМ в положении сидя является кресло оператора.
Оно выполняется в соответствии с ГОСТ 21889—76. Кресло должно
обеспечивать оператору физиологически рациональную рабочую позу,
189
Рис, 79. Зоны для выполне-
ния ручных операций и раз-
мещения органов управления
Рис. 80. Зоны для выполнения ручных
операций и размещения органов управ-
ления
соответствующую характеру и условиям труда. Рабочая поза соответ-
ствует критериям функционального комфорта и характеризуется:
выпрямленным положением позвоночного столба с сохранением его
естественных изгибов, минимальной нагрузкой на мышечную систему
тела человека, отсутствием болезненных ощущений в результате воз-
действия элементов кресла на тело сидящего человека, углом сгибания
рук в локтевых суставах 70—90°, углом сгибания ног в коленном и го-
леностопном суставах 95—135°.
РМ для выполнения работ в положении стоя организуется в соот-
ветствии с ГОСТ 12.2.033—78. Организация РМ и конструкция обору-
дования должны обеспечивать прямое и свободное положение корпуса
тела (см. рис. 76) или наклон его вперед не более чем на 15°. Кроме
того, для обеспечения оптимального положения работающего целе-
сообразно предусмотреть возможность регулирования отдельных эле-
ментов РМ. При невозможности осуществления регулирования высоты
рабочей поверхности используют рекомендации табл. 75.
Основу РМ оператора в большинстве случаев составляет пульт
управления, который выполняется в соответствии с ГОСТ 23000—78
и должен удовлетворять следующим требованиям:
поверхности пультов должны обладать диффузным или направ-
ленно-рассеянным отражением светового потока, исключающим по-
явление бликов в поле зрения оператора;
на пультах, предназначенных для управления однотипными объек-
тами, должно соблюдаться одно и то же размещение наиболее важных,
часто используемых и аварийных СОИ и органов управления;
пульты при необходимости должны оборудоваться выдвижными
ящиками для хранения документации и выдвижными досками для
ведения записей и размещения дополнительных переносных при-
боров;
панели пультов не должны иметь посторонних элементов, затруд-
няющих работу оператора или отвлекающих его внимание (неоправдан-
ные назначением пульта выступы, углубления, разноплоскостность,
выступающие элементы наружного крепежа и т. п.).
190
Таблица 73
Рекомендации по расположению органов управления
Зона
моторно -
го поля
Органы управления,
располагаемые в зоне
Критерии частоты
использования
Очень часто используемые
и наиболее важные
Часто используемые
Редко используемые
2 раза в 1 мин и более
Менее 2 раз в 1 мин
Менее 2 раз в 1 ч
Примечание. Расположение органов управления в вертикальной
плоскости для положения сидя имеет особенности, рассмотренные ниже.
Таблица 74
Числовые значения нерегулируемых параметров РМ, мм
Параметр Состав работающих
Женщи- ны Мужчи- ны Женщи- ны и мужчины
Высота рабочей поверхности при ра- боте в положении сидя:
очень тонкие зрительные работы (зри- тельный фокус 15 — 25 см) 930 1020 975
тонкие работы (фокус 25—35 см) 835 905 870
легкие работы (фокус до 50 см) 700 750 725
прочие работы (фокус более 50 см) 630 680 655
Высота сидения 400 430 420
Таблица 75
Высота рабочей поверхности (мм) при работе в положении стоя
Категории работ Состав работающих
Женщины Мужчины Женщины и мужчины
Легкая 900 1060 1025
Средняя 930 980 955
Тяжелая 870 920 895
Форма пульта определяется числом расположенных на нем эле-
ментов (табл. 76).
Размеры зон расположения СОИ и ОУ на пульте зависят от рабо-
чего положения оператора. Для работы сидя и стоя размеры зон (рис. 81)
приведены в табл. 77.
Максимально допустимые размеры пульта фронтальной формы
и его отдельных зон приведены в табл. 78. При невозможности разме-
191
Таблица 76
Форма пульта в зависимости от числа используемых
индикаторов и органов управления
Характеристика пульта Форма пульта
вид сайт/ вид 0 плене
Малое число (до 20) элементов контроля ‘и управления ;исполь- эуются оптималь- ные ионы информа- ционного и мотор- ного полей Простая w_so ГТ- OT'J- 45-60° Фронтальная
i' П 1П °
оаи COOL
7ООО-75ОО\
1
Среднее число (до50) элементов контроля и управления,-исполь - дуются допустимые эоны ишрормици - окно го и моторного полей Средней сФсйд сложности \гр. д nt jot 7600 Трапециевидная \бро-юооррй/
Большое число (свы- ше 5О)элементов контроля и у при вле - нияинформационное и моторное поля ис- польэуются полностью допускаются движения голоды и туловища Сложная 30 ° ОТ л RPOOO- Лолцкруглая
Таблица 77
Размеры зон расположения СОИ и ОУ на паиелях пульта
в положении сидя, мм
Наименование зоны Обозначение на рис. 81 Положен ие СИДЯ 1 Сложение стоя
Высота кромки Ши- рина Высота кромки Ши- рина
ннж - ней верх - ней ниж- нем верх - ней
Центральная зона размещения СОИ 1 970 1220 380 1320 1630 380
Второстепенная зо- на размещения СОИ 2 970 1310 1010 1320 1780 1020
Периферийная зо- на размещения СОИ 3 1220 1600 1520 ИЗО 1780 250
Центральная зона управления 4 750 970 610 1170 1320 610
Второстепенная зо- на управления 5 750 970 250 1110 1320 1120
Периферийная зо- на управления 6 750 1220 150 1060 1320 1370
192
Рис. 81. Расположение средств отображения информации и органов управле.-
ния иа панелях пульта:
а —- при работе в положении сидя; б — при работе в положении стоя
(см. табл. 77)
щення СОИ и органов управления в пределах, указанных в табл. 78,
применяют пульты более сложной формы или выносят информацион-
ную за пределы пульта управления (рис. 82). Высота пульта
в этом случае определяется из условия подобия треугольников ОАБ
и ОА'Б':
I, I, (^ГЛ ------- Wm|n) I
па — ---------,
где Нтш — высота нижней границы информационной панели; /1гл
высота расположения глаз оператора.
Высоту информационной панели находят по формуле
Яшах = hr„ + 2L tg —, (37)
где аЗР — угол зрения оператора, соответствующий Данным условиям
наблюдения.
Взаимное расположение элементов РМ оператора осуществляется
но ГОСТ 22269—76.
Таблица 78
Размеры пультов управления фрон гжгшой формы, мм
Параметры При работе сидя При работе стоя При работе сидя и стоя
Общая высота пульта Максимальная ширина Высота установки: СОИ ОУ Высота стола Высота сиденья Глубина пульта 700—1650 1500 850—1650 600—1000 660 — 800 (730) 380 — 500 (450) 320 — 550 (400) 1100—1800 1500 1100—1800 1000—1600 1000—1150 320 — 550 1 100—1800 1500 1400—1700 1000—1400 980—1050 (1000) 760 — 840 (790) 320 — 550
Примечание. В скобках приведены оптимальные значения.
7 Ломов Б. Ф. и др.
193
Рис. 82. Пульт управления с выносной приборной панелью:
6)
а — общий вид; б — вид сбоку
Движение индикатора должно сочетаться с движение:.-t’v' иного
с ним органа управления (рис. 83). Выполнение этих сочетании спо-
собствует сокращению времени ответных действий оператора, умень-
шению числа ошибок, увеличению скорости и точности регулирования
органом управления, уменьшению времени па обучение операторов.
Важным элементом РА) являются надписи, которые включают тек-
стовые указания (технологические карты, инструкции, схемы наладки,
справочные таблицы и т. п.); предупредительные знаки, надписи; кодо-
вые обозначения, применяемые для ориентации на РМ (индексация
оборудования, обозначения коммуникаций, маркировка и условные,
обозначения органов управления и контроля п т. и.).
Основу большинства статических пялписеп составляет буквенно-
цифровые знаки. Для них разработано несколько вариантов начертаний
шрифтовой гарнитуры (рис. 84 и табл. 7;;), нанрим. р: 1.1. 1.2 — нор-
мальная светлая, 2.1, 2.2 — у.жая сиплая, 3— иермальпая полу-
жирная.
Т р. б . i и и а 79
>£7?-,и'тра.тс ч ;е п;г фмс гры ’прнфюк
1.1 1.2 3 4 __ J L ~7
2 1 2 1
5 2 8 19
2.2 -7- 1 1 8 ПТ
•3 1
164
a)
Рис. 83. Сочетание движения указателя и органа
управления:
б — индикатора с линейной шкалой и органа управ-
ления с поступательным движением; в — индикатора
с линейной шкалой и рычага; г, д — индикатора с ли-
нейной шкалой и вращающегося органа управления;
i индикатора с круговой шкалой и вращающегося
opiaiia управления; ж — индикатора с круговой шка-
лой н органа управления с поступательным движением
Ot 0t
НнНн H
ABC
FGH
ABC
FGH
НА Г Ж
SSMffl
pBxqIm
Рис. 84. Образцы
начертания шрифтов:
а — шрифтовая гар-
нитура типа гротеск;
б — н о р м а л l I; ы и свет-
лый шрифт; в —
нормальный полу-
жирный шрифт; г —
знаки, равномерные
по тоновой насыщен-
ности; д — литеры и
набор надписей из них
Читаемость знаков зависит от их размеров, яркости, контраста,
освещенности н места расположения. Все эти характеристики взаимо-
связаны, рекомендации по их выбору приводятся в табл. 80, 81.
Интервалы между знаками дифференцируются в зависимости от
их конфигурации. Расстояние между буквами в сочетаниях вертикаль-
ных штрихов рекомендуются от 1/3 до 1/2 ширины буквы; в сочетаниях
овальных, наклонных и горизонтальных штрихов — отх/6 до 1/8, в сме-
шанных вертикально-наклонных и овальных сочетаниях от i/!, до 1/.!.
При таком дифференцированном расчете межбуквенных расстояний
обеспечивается равномерная тоновая плотность надписи (см. рис. 84),
повышается точность и скорость считывания по сравнению с недиффе-
ренцированным расчетом.
Межбуквенные интервалы целесообразно рассчитывать, используя
применяемый в полиграфии «литерный» способ построения знаков.
При невозможности осуществления дифференцированного под-
хода к выбору межбуквенных интервалов в качестве оптимальных
7* 195
Таблица 80
Рекомендуемая высота букв и цифр в надписях» пи
Расстоя ние до глаз, м При освещенности 200—000 лк При освещенности
выше 500 лк
Важные надписи Обычные надписи Важные надопси Обы иные надписи
0,7 4 — 8 2,5 — 5 2,5 — 5 1,2 — 4
1,0 5 — 10 3,3 —6.6 3,3 —6,6 1,5 —4,5
2,0 10 — 20 6,6 — 12 6,6—12 3,3-10
5,0 33 — 65 22 — 43 22 — 43 11 — 33
Таблица 81
Яркое епые хчрсжтепистиви знаков в надписях
Характеристика Размерь букпенпо-циф Р1Шых знаков, I л. мин
10- -25 25- -4 0
Яркость фона, КД/М2 Коэффициент отражения фона Освещенность надписи, люкс Контраст над- писи с фоном Не менее 30 Более 0,4 200 — 400 Не .менсе 30 0,2 —0,4 Более 400 Не Mei Не менее 10 Более 0,4 100 — 200 ее 0,65 Нс менее 10 0,2 — 0,4 Более 200
следует выбирать интервалы, равные удвоенной или утроенной толщине
линии обводки.
При построении надписи рекомендуется главные слова выделять
увеличением размера шрифта или разрядкой. В условиях высокой
освещенности, а также на расстояниях до 30 м предпочтителен прямой
контраст (надпись темнее фона), на расстояниях свыше 30 и — обратный
контраст.
При отработке конструкции и размеров РМ используют специаль-
ные методы. Одн :М из них является соматография, в которой исполь-
зуется схематическое изображение тела человека в различных поло-
жениях. Эти изображения выполняются с учетом данных антропоме-
трии в определенном масштабе (чаще 1 : 5 или 1 : 10) и могут быть
палочковыми и плоскими (рис. 85).
Метод соматографии заключается в следующем. На чертеже РМ
вычерчивают схематическое изображение фигуры человека в одной
или нескольких характерных позах. Чертеж обычно дополняют углами
зрения, а также размерами зоны досягаемости. Анализируя соматогра-
фическую схему, можно определить зоны досягаемости и требуемые
размеры РМ, оцепить пространственную компоновку СОИ и органов
управления, выбрать обоснованную рабочую позу человека.
Пример соматографичсского анализа показан на рис. 86. Объек-
тами обслуживания при работе па плоскошлнфовальном станке яв-
ляются скомпонованные в три группы органы управления (на подвес.
196
Рис. 85. Изображения при соматографическом анализе
пом пульте, шлифовальной бабке и станине) и стол, па рабочую поверх-
ность которого устанавливают шлифуемые детали.
Помимо соматографии прн отработке конструкции РМ используют
метод проектографин, который заключается в том, что изображение
фигуры пли силуэта человека в различных положениях проектируется
па чертеж с готовых диапозитивов. Этот метод требует определенной
подготовки, по и имеет существенное преимущество, заключающееся
в том, что анализ можно выполнить на чертежах и схемах, вычерченных
в различном масштабе.
Анализ конструкции РМ можно провести также с помощью спе-
циальных шаблонов, выполненных из прозрачного материала. Напри-
мер, при отработке конструкции кабины трактора применяют три
шаблона. Первый из них используют для определения посадки води-
теля в зависимости от размещения сиденья и обеспечения необходимой
зоны обзора. Затем ио принятой посадке с помощью второго шаблона
выбирают зону размещения педалей и ручных органов управления.
Для этого шаблон накладывают на поле чертежа, его базу и контуры
совмещают с линиями, найденными с помощью первого шаблона. На-
конец, третьим шаблоном находят размеры кабины, ее высоту, распо-
ложение задней стенки относительно головы водителя и передней стенки
как плоскости, отстоящей с минимальным зазором от рулевого колеса.
Для сложных СЧ/Ч более важным является анализ соответствия
РМ психологическим требованиям. Такой анализ проводится с помощью
шиамнческпх макетов, моделирующих прежде всего информационные
патоки, поступающие к оператору. Аыа.-шз РМ проводится па основе
максимизации функции качества при 'ограничениях, накладываемых
на инженерно-психологические характеристики элементов РАТ
Для моделирования информационных потоков лицевую панель
проектируемого рабочего места набирают на специальной макетирующей
установке (рис. 87) с соблюдением геометрических размеров, компо-
новки и алгоритма трудовой деятельности. Установка снабжается
логико-временным блоком 1, блоком питания 2 и набором быстро-
разъемных соединений для подключения этих блоков к съемным эле-
ментам, установленным в ячейках монтажной платы 6. Съемные эле-
197
P:ic. 86. Сомггографччесдил -ijili; лэи-ьхеиия ic.ia оапочпика, раоокно-
щ.‘‘О за u д «фоз-.льа jm станке
манты 4 выполнены в виде единичных «о'юлей с органами индикации
и управления.
Макетирование выполняют следующим образом. На монтажной
плате 6, прикрепленной к каркасу, набирают лицевую панель проекти-
руемого пульта управления путем установки единичных модулей в уста-
новочные ячейки ,3 монтажной платы- Нео.ннягые ячейки закрывают
фальшпапе.|ям.ч 5, имитирующими окрашенную поверхность пульта.
198
С помощью быстроразъемных соединений единичные модули коммути-
руются между собой в соответствии с алгоритмом работы, а также
подключаются к элементам логико-временного блока 1, который осу-
ществляет требуемую логическую связь и позволяет реализовать не-
обходимые временные задержки.
На полученном макете в реальных условиях рабочей среды маке-
тируют все конкурирующие варианты компоновки пульта управления
(или алгоритма работы оператора) и для каждого из них определяют
функцию качества. Из нескольких сравниваемых вариантов выбирают
тот, для которого функция качества принимает максимальное значение.
В более сложных случаях моделирование информационных потоков
осуществляют имитационным методом с помощью ЭВМ. Задаваясь
различными характеристиками информационного потока (его видом,
темпом и скоростью, корреляционными связями между сигналами и др.)
и психофизиологическими характеристиками операторов (скоростью
н точностью работы, дифференциально-психофизиологическими харак-
теристиками и др.), выполняют моделирование работы оператора в раз-
личных условиях. В результате моделирования могут быть решены
следующие задачи: определен наилучшнй вариант компоновки РМ,
для которого выбранная функция качества принимает максимальное
значение; при заданных требованиях к информационному потоку най-
дены требуемые значения психофизиологических характеристик опе-
раторов, при которых обеспечивается достижение заданной функции
качества; проведено распределение функций между отдельными опе-
раторами и т. п.
8. УЧЕТ инженерно-психологических требований
ПРИ ХУДОЖЕСТВЕННОМ КОНСТРУИРОВАНИИ МАШИН
И РАБОЧИХ МЕСТ
Художественное конструирование занимается формообразованием
машин и РМ (компоновкой, планировкой, внешним видом). Цель ху-
дожественного конструирования — отразить в форме основную функ-
цию—удобство, придать форме эстетическую выразительность, привле-
кательность, согласовать формы устройства с окружением. В результате
художественного конструирования отдельные узлы и машина в целом
выполняют роль символов, знаков, образно рассказывающих о функ-
циях, для осуществления которых они предназначены, и о некоторых
199
Puc. S8. Схемы осяоыидх композиционных приемов
особенноегях \ прамяющпх действий персонала, который использует
данное оборудование. Формы конструкции, нее элементы которой
находятся в функциональной взаимосвязи и гармоническом визуаль-
ном единстве, в художественном конструировании определяются по-
нятием композиции. Основные композиционные средства, используемые
t; ХК, — это зсктоник;',, масштаб, цельность, пропорции, симметрия
(асимметрия), ритм, контраст (нюанс) и др. (рис. 88).
Масштабность — установленное соотношение изделия с опреде-
ленными мерами. В основе масштабности лежит соизмерение частей
конструкции с конструкцией в целом, конструкции в целом и ее
частей с иными конструкциями и их частями, а также с характеристи-
ками человека.
Симметрия ц ритм — родственные принципы организации элемен-
тов с выявлением признаков симметрии (рис. 89). Для 98—99 96 тех-
нических систем достаточно выявления и опенки четырех видов сим-
метрии: плоскости, линии, осн и центра.
Восприятие симметричных объектов характеризуется более вы-
сокой скоростью тю сравнению с асимметричными.
Ритм — чередование одинаковых или схожих элементов. Ритм
уменьшает зрительное впечатление хаоса и неорганизованности, вос-
принимается как орт авизующее начало
Восприятие ритма как композиционного фактора прн отражении
форм происходит в том случае, если число элементов ие становится
чрезмерно малым (менее 3—4) или чрезмерно большим (примерно бо-
лее 10—15), При большей протяженности ритмического ряда во избежа-
ние создающегося впечатления монотонности и однообразия рекомен-
дуется группировать элементы но 7 ± 2 в группы (размещать тю 5—
6 приборов в группе тю горизонтали или вертикали, при числе при-
боров на навели более 25—30 компоновать в две визуально отличные
группы или более); выделять некоторые элементы цветом (в рядах по
горизонтали пли вертикали должны соседствовать одна с другой не
200
Рис. 89. Основные виды симметрии в технике
более пяти одноцветных кнопок или клавиш); вводить в длинные ряды
кнопок, клавиш увеличенные по размерам или отличающиеся по форме
кнопки и клавиши. Скорость реакции и время нахождения элементов
управления значительно уменьшаются, если пространен венное распо-
ложение органов управления и индикации имеет определенную, хо-
рошо выраженную организованную, ритмическую структуру.
Пропорции определяются как соразмерные отношения частей
между собой и в целом.
Система предпочтительных пропорций является прямым разви-
тием и продолжением международной системы предпочтительных чисел
(СТ СЭВ 544—77). Основа этой системы в следующем; какие бы раз-
меры конструкций ни получались в результате расчетов, в проекте
они должны быть откорректированы (уменьшены или, что более ве-
роятно, увеличены) так, чтобы совпадали с членами одного из рядов
предпочтительных чисел. Всего система предпочтительных чисел вклю-
чает пять основных рядов геометрических прогрессий: R5, R10, R20,
R40, R80, имеющих соответственно 5, 10, 20, 40, 80 членов и знамена-
тели прогрессий: 10, >/'10, "УТо, 4|/То, 10- Предпочтение
201
Таблица 82
Система предпочтительных пропорций (базовый ряд П80)
R80 1,00 1,03 1,06 1,09 1.12 1,15 1,18 1,22 1,25 1,28 1,32 1,36 1,40 1,45 1,50 1,55 1,60 1,65 1,70 1,75
П80 1 34 * 18 12 9 15 13 11 - 9 4 11 7 10 3 11 8 13 5 7
1 35 17 1 1 8 13 1 1 9 4 7 3 8 5 7 2 7 8 з 7
R80 1,80 1,85 1,90 1,95 2,00 2,06 2, 12 2,18 2,24 2,30 2.36 2,43 2,50 2,58 2,65 2,72 2,80 2,90 3,00 3. 07
9 И т * 2 Зл 1 5 11 9 ? 19 17 г. 13 8 1 1 14 оо * 3 31 *
j. 6 8 13 1 17 7 5 4 8 8 7 2 о 3 4 о 10 1 10
R80 3,15 3,23 3,35 3, 4 : 3,5; 3.65 3,75 3,87 1,60 4,12 4,25 4,35 4,50 4,64 4,75 4,87 5,06 5.1 5 5,30 7). 4 5
П8С 19 13 10 17 7 11 15 27 * 4 41 * 17 13 9 10 19 24 * 5 26 * 16 1 1
6 4 3 5 2 - 3 ч 7 1 10 4 3 2 3 4 5 1 5 3 •j
R86 5,00 5.81 6. пр 6,1 5 6,30 6,50 5.70 6,90 7, 10 7,36 7,50 7,75 8,00 8,25 8,50 8,75 9,00 9 25 9,50 9. 7;
П80 17 29 * г> 31 й о 26 34 * 7 } -> *• 15 31 * 8 33 * 17 35 * 9 37 * 19 OQ «
3 о - 5 1 4 1 4 2 4 1 4 2 4
Члены ряда использовать не рекомендуется.
Таблица 83
Система предком ги i е.чьных пронориии (СИП)
Ряды СИП к п'^ 11, , — Д/Г -х Ц- 100 %
Основ - 1! ЫС Производные
П1 113/5 П5/3; IH0/6 П5/2; П10/4 ПЮ/3; П20/6 10 4 2,5 2 900 300 150 100
П5 П10/2; П20/4; (Г110/8) (П40/7) П20/3; П40/6 П4 0/5 1,6 1,4 1,32 60 40 32
то П20/2; П40/4 П40/3 1,25 1,18 25 18
П20 П40/2 П80/3 1,12 1,09 12 9
то — 1,06 6
П80 — 1,03 3
отдается рядам солее редким: R5 предпочитается ряду RIO, R10 пред-
почитается R20 и т, д. Самый частый ряд—R80, который содержит 80
члелов, все остальные ряды строятся выборочно — отбрасыванием
каждого второго члена более дробного ряда.
Наиболее частый ряд предпочтительных пропорций формируется
по значениям отклонений (2—3 %), не замечаемых глазом. Если строится
рят прямоугольников, одна из сторон которых будет последовательно
е.вшиваться в 1,02—1.03 раза, то разница в пропорциях соседних
грямоугольников не замечается — они воспринимаются одинаковыми.
Езяв за основу ряда 1,0 и увеличивая его последовательно па одну
и ту же величину 0,0'2—0,0.3, получают плавно во врастающий ряд
предпочтительных пропорций в виде геометрической прогрессии со
знаменателем К-- 1,024-1,0.3. Такой же знаменатель нр'10 =
- 1,02938 ~ 1,03 имеет ряд R80. который и берется за основу соответ-
ствующего ряда предпочтительных пропорций П80. Каждому из членов
.-того ряда подбираются соответствующие отношения из ряда нату-
ральных чисел от 1 до 50 (обусловлено пределами точности визуального
восприятия), например, 1,03 » 34 : 33; 1,06 ~ 18 : 17; 1,12 ~ 9 : 8
и г. д. Отбросив каждый второй член ряда, получают П-10 и далее ана-
логично П20, 1110, П5 (табл. 82, 8.3 и рис. 90).
Порядок пользования системой предпочтительных пропорций
следующий: а) на основании технико-экономических расчетов п компо-
новочных прикидок устанавливают габаритные пропорции конструк-
ции, откорректированные по таблице предпочтительных пропорций
203
Рис. 90. Схема связей системы предпочтительных чисел (СПЧ) и предпочти-
тельных пропорций (СПП)
(по возможности выбирается ряд П5, П10); б) по таблице предпочти-
тельных пропорций подбирают семейство отношений, кратных этой
пропорции, например, если габаритные пропорции составляют на глав-
ном виде 3 : 1, то выписывают отношения 3 : 1, 3 : 2, 4:3, 5:3, 8:3
н т. д., причем семейство подбирают так, чтобы его охватывал также
возможно меньший по численности ряд членов предпочтительных про-
порций (П5 лучше, чем П10; П10 лучше, чем П20 и т. д.); в) в соответ-
ствии с принятым семейством предпочтительных пропорций прорабаты-
вают все элементы, которые определяют внешний облик изделия. Ввиду
того, что знаменатель самого редкого ряда П5 (R5), равный j^lO ~ 1,6
с ошибкой, меньшей, чем 0,8 % (практически ие значимой для наблю-
дателя), может быть принят за известное отношение «золотого» сечения
Ф = 1,618 ... с соответствующим значением 8:5, то золотое сечение
со всеми производными рядами отношений могут считаться частными
случаями системы предпочтительных пропорции по любому из рядов
этой системы.
Основным видом защитно-декоративных покрытий в технике яв-
ляется окраска. Наиболее часто окрасочный слой имеет следующие
разрушения: меление, выветривание, изменение глянца, растрескива-
ние, изменение цвета, отслаивание, бронзировку, белесоватость, пу-
204
торение, грязеудержанне, коррозию. Если загрязнения и дефекты
едва заметны или незначительны н занимают 2—-20 % площади, то
наружная поверхность считаете!! качественной. По качеству отделки
поверхности конструкции разделяют на три группы: а) высокого ка-
чества (дефекты не более 2—5 % площади) — рабочая зона панели
'.правления; бинормального качества (дефекты до 10 % площади) —
рабочее место, нелицевые панели блоков, рабочая мебель; в) нормаль-
ной! качества (простая окраска, дефекты занимают не более 20 %
площади) — общий вид участка, строительные поверхности и т. п,
В производственной среде инет используется как средство инфор-
'щции и ориентации (фон, подчеркигающий объекты, цвета и знаки
- с. зспасностн, маркировка коммуникаций); как фактор психофизиоло-
I щеского комфорта (от пмалг-н.чя нвстосветовая среда, компенсация
ёлаюпрнятпых факторов среды); как композиционное средство
(гармоничность композиции, выявление архтсктопикн).
Число цветов в схеме окраски машин не должно превышать двух-
: ,-х inc считая сигнальных и пр».туиредптельных), прыче.л чем меньше
щщштные размеры оборудов;:!;ч!1, тем меныие используют цветов.
.Ьи многоцветных деталях и материалах для фона рекомендуется
-д.о.тьзовать ахроматические цвета. Цвет до пжен соответствовать
; ределенной секции или блоку н не т-лпь за границы паиелн.
1 ''.пхщветпые формы воспринимаются крупнее: полихромия способствует
зтельчеппю масштаба, большей дробности форм. Общее цветовое
I.пение должно быть гармоничным во выполненью, создавать лучшую
. ндимость детален, быть приятной для глаза (нрн длительной работе)
и облегчать поддержание чистоты поверхности.
Наиболее полное впечатление о проектируемом изделии дают ма-
кеты и модели. На них проверяют и отрабатывают принципы компо-
новки, схему окраски и отделки, удобство обслуживания и упрщ.ленця
(используют плоские и объемные макеты п модели), увязывают
основные объемы и плоскости. Предварительные макеты вьп.юлпяюг
в масштабе 1 : 10—1 : 15; поисковые модели — в масштабе 1 ; 2,5—
1 : 2; демонстрационные модели — в масштабе 1 : 5—1 : 2. Для опре-
деления соответствия образцов изделия проектному замыслу, а также
корректировки опытных образцов изготовляются макеты-формы и ма-
кеты-эталоны внешнего вида в масштабе 1 : 1.
Для компенсации иллюзорных нреувеличсттн форм их целеиа-
иравлеино изменяют, вызывая обратные иллюзии. Постоянной нллю-
щей глаза является переоценка вертикальных линий по сравнению
е горизонтальными. Вертикальная форма кажется длиннее равной ей
Юризонтальной. Квадрат производит впечатление прямоугольника,
Причем ошибка в оценке высоты «на глаз» доходит до 3 % И более;
верхняя часть прямоугольника, разделенного па две половины, выгля-
дит крупнее нижней. Для устранения иллюзии утонения, вогнутости,
корсетности вытянутых по вертикали цилиндрических предметов
можно использовать небольшое утолщение цилиндра в средней части.
Если перенести взгляд с выпуклой поверхности на вогнутую, то опа
может показаться ощутимо вогнутой. Чтобы уменьшить негативные
ощущения, рекомендуется формы поверхностей выполнять в одном
‘ключе», не нагромождая множества различных в стилевом отношении
норм, плоскостей, материалов, цветов.
При художественном конструировании используются следующие
графические средства информации: а) визуальная организация лицевой
панели (детали и элементы лицевой панели рассматриваются как на-
боры графических символов, требующие визуальной организации);
205
б) элементы промышленной графики, выносимые на лицевые панели
(мнемосхемы, знаки, надписи и др.); в) рекламно-сопроводительная
документация. Основными требованиями к используемым графическим
средствам информации являются: 1) лаконичность (отсутствие лиш-
них элементов); 2) унифицированность (минимальное число первичных
элементов); 3) акцент па смысловых элементах (важно не качество
отображения деталей, а общий смысл рисунка); 4) автономность (слож-
ная информация содержательно н визуально разбивается на простые
части); 5) структурность (четкая, легко воспринимающаяся и запоми-
нающаяся структура); 6) различимость (все детали должны иметь
размер, достаточный для их различения и понимания); 7) ассоциатив-
ность (ассоциации между знаками и обозначаемыми объектами должны
быть простыми и привычными).
Число используемых знаков или градаций их начертания не мо-
жет быть большим. Рекомендуется ассоциативных знаков-символов не
более 150—200; буквенно-цифровых наборов — не более 50—100 раз-
новидностей (набор должен включать не более 2—3 знаков); абстракт-
ных знаков (кругов, квадратов, треугольников и др.) — не более 10—
16. Число слов в надписях не более 7 (лучше 3). Размер и цвет знаков
допускают в исполнении не более 3—5 градаций; тип линии, их ши-
рина, вид штриховки — не более 2—4 градаций.
Цветовое решение интерьера характеризуется цветовой гаммой,
цветовым контрастом, количеством цвета, коэффициентами отражения
поверхностей. Цветовая гамма — это совокупность цветов, принятая
для цветового решения интерьера. Она может быть теплой, оладиой
или нейтральной (с преобладанием ахроматических цветов). При вы-
боре цветовой гаммы необходимо учитывать психофизиологическое,
воздействие цвета на человека. Например, окраска дальней стены
в один из отступающих цветов (например, зеленый, голубой, синий)
создает ощущение ее удаления. Для «сокращения» длинного помеще-
ния дальнюю стену окрашивают одним из «выступающих» цветов (на-
пример, красный, оранжевый, желтый). Помещения, предназначенные
для интенсивной, нервно-напряженной работы, нужно окрашивать
в успокаивающие цвета (например, зеленый, голубой). При окраске
помещений в теплые тона (например, красный, желтый) человек получает
субъективное ощущение дополнительной теплоты. Холодные тона
(например, зеленый, синий) вызывают ощущение понижения темпера-
туры в помещении. Помимо этого окраска оборудования и помещений
в теплые тона создает ощущение легкости, окраска в холодные тона —
тяжести.
Цветовой контраст — мера различения цветов по их яркости и
цветовому тону. Контрастные характеристики цветов являются сла-
гаемыми яркостного контраста и контраста по цветовому тону, который
характеризуется количеством цветовых порогов между двумя цветами
и определяется с помощью цветового круга.
По своему значению цветовой контраст может быть большим, сред-
ним и малым.
Условия получения большого цветового контраста — большой
контраст по цветовому тону при среднем или большом яркостном
контрасте или средний контраст по цветовому тону при большом ярко-
стном контрасте.
Условия получения малого цветового контраста — средний
контраст по цветовому тону при среднем яркостном контрасте или
малый контраст по цветовому тону при большом яркостном кон-
трасте.
206
Т а б л и ц а 84
Цветовые решения производственных иоменкяий
Признаки классификации производствен!! ых помещен ий Цвето - в а я гамма Допускаемый цветовой кон- траст между основными поверхностями интерьера Допускаемое КОЛИЧГС1 во цвета основных поверхностей ин Iерьерм
По категориям работ
легкие работы Любая Любой Среднее
работы средней тяжести Теплая Средний >>
тяжелые работы Любая Малый »
наблюдение за произ- водственными про- цессами с периодиче- ским пребыванием оператора в помеще- нии По степени точности работ Любой Любое
работы особоточные и высокой точности Малый
работы точные и малой точности Любой »
работы грубые По условиям освещения при естественном освеще- нии: а) севернее 45° север- ной широты: при ориентации све- топроемов: »
па север п восток Теплая Средний Среднее
на юг и запад Любая >;
при фонарях и дру- гих устройствах верхнего света б) южнее 45° северной шпроты: » Мал ый Малое
при любой ориента- ции светопроемов » Средний
при фо|щрях и дру- гих устройствах верхнего света » Малый »
без естественного освеще- ния По санитарно-гигиениче- ским условиям тепл^выделение: Теплая Среди; in :>
значительное Холод- ная » Малое
незначительное выделение копоти, ды- ма, пыли: Любая Большой Cpt. дисе
незначительное » Средний »
большое шум: Бол ьшой »
уровни звука до 65 дБ » Средний »
уровни звука более 65 дБ » Малый Малое
207
Условия получения малого нщеювого контраста — малый кон-
траст но цветовому тону при среднем или малом яркостном контрасте
и средний или большой контраст но цветовому топу при малом яркост-
ном контрасте.
Количество цвета — степень цветового ощущения как функция,
зависящая от цветового топа и насыщенности цвета объекта и фона, от
соотношения их яркостей н угловых размеров. Количество цвета вы-
ражается в относительных единицах н может быть большим, средним
и малым. Определяется количество цвета с помощью таблицы «Опорная
шкала образцов цвета наиболее распространенных красок» [202].
При выборе цветового решения интерьеров следует учитывать
общий характер (категорию) работ, степень их точности, климатические
и географические особенности, санитарно-гигиенические условия.
Рекомендации ио их учету приведены в табл. 84. Выполнение рекомен-
даций по цветовому решению интерьера способствует улучшению ги-
гиенических условий труда, уменьшению нагрузки на нервную систему
и снижению утомляемости, повышению производительности труда,
обеспечению безопасности производственных процессов, в также улуч-
шению эстетического уровня производственных помещений.
При организации интерьера большая роль принадлежит обосно-
ванному выбору коэффициентов отражения поверхностей. Коэффициент
отражения р показывает, какая часть падающего на поверхность света
отражается от нее; его значения зависят от цвета и характера поверх-
ности (табл. 85). Значения коэффициентов отражения поверхностей
выбирают в зависимости от их месторасположения: в верхней, средней
или нижней части интерьера. Рекомендации по их выбору приведены
в табл. 86. На основании этих рекомендаций разработано несколько
вариантов совместимых цветов в интерьере (табл. 87).
Таблица 85
Коэффициент отражения основных цветов
Цвет Отт ено к
Светлый Средн ий Теми ын
Желтый 0,7 0,5 0,3
Бежевы й 0.65 0. 15 0.2 э
Коричневый 0.5 0.25 0,38
Красный 0.35 0.2 0. 1
Зеленый 0.6 0.3 0.12
Синий 0.5 О.д 0.05
Серый 0.6 0.35 0.2
Голубой 0,55 0.-1 0.25
Бел ый 0.85 0.65 —•
Черный — 0.01 —
Исследование восприятия цвета показывает, что он может воспри-
ниматься человеком но-разпому в зависимости от обстановки. На-
пример, отраженный цвет зависит от характера источника освещения.
Так, в спектре света ламп накалицання преобладают желто-красные
оттенки, поэтому он не в состоянии правильно передать зеленый цвет
и одновременно повышает яркость красного и желтого цветов. При
проектировании интерьеров нужно учитывать это явление и ясно пред-
208
Таблица 86
Рекомендуемые значения коэффициентов отражения
для различных элеменгое интерьера
Зона интерьера Элементы интерьера Р. %
Верхняя Потолки GO— 'J0
Открытые фермы, балки, ригели покрытий, участки стен и перегородок в пределах межфер- менпого пространства и др. 50 — 90
Подъемно-транспортные средства: мостовые кра- ны. кран-балки, подвесные конвейеры и др.
Средняя Стены, перегородки, колонны, отдельные эле- менты антресолей, этажерок, обслуживающих площадок, ворота, двери н др. 40 — 90
Производственное оборудование: станки, ма- шины, аппараты, приборы и другие средства напольного внутрицехового транспорта 25 — 6 5
Ни жняя Полы, цокольные участки стен и перегородок, фундаменты машин и аппаратов п др. 20—45
ставлять закономерности изменения цвета в зависимости от освещен-
ности и спектрального состава лучей источника (табл. 88).
На восприятие цвета оказывает влияние также и цвет других
объектов, одновременно попадающих в поле зрения наблюдателя. Так,
на зеленом фоне серый цвет маленького предмета будет казаться
розоватым, а на желтом — синеватым. Эго явление также необходимо
учитывать в процессе цветового решения интерьеров (табл. 89).
Используя данные табл. 84—89, можно осуществлять цветовое ре-
шение интерьеров с учетом характера работы оператора и ж лаемого
психофизиологического воздействия цветов. Однако приведенные
здесь рекомендации являются лишь отправными данными для решения
задачи. В каждом случае их следует применять с учетом конкретных
условий обстановки. Наиболее тщательно нужно подходить к цвето-
вому решению интерьеров при работе оператора, связанной с большим
зрительным напряжением. В этом случае цвет панелей и пультов управ-
ления должен подбираться в оптимальном контрасте к цвету органов
> правления, так как наиболее важные из них определяют цвет всей
панели. В этом случае коэффициент отражения окрашенных поверх-
ностей должен составлять 0,3—0,5.
Для облегчения выбора варианта цветового решения можно ис-
пользовать специальные пособия, альбомы и приспособления. Одним
из них является альбом «Универсальный гар.монпзатор», который поз-
воляет весьма оперативно получить более (5 тыс. вариантов цветоком-
фозициоппых решений по организации производственной среды.
К альбому прилагается сводная таблица цветов, ориентирующая в вы-
209
Таблица 87
Варианты сочетаний цветов в интерьере
Потолок Верхняя часть стены Панель степы Пол Драпировка Мебель
Белый Бледно-зеленая Зеленая средней ii лсьлден пости Зеленый средней насыщенности Зеленая средней насыщенности Зеленовато-серая или светло-коричне- вая
210 Бледно-розовый Розовая Рыжевато-корич- невый средней на- сыщенности Рыжев ато-кор ич- невая средней на- сыщенности Рыжеватая или светло-коричневая
Бледно-голубая Серая средней Н Ж'ЫЩС НПОС1 Ч с го- лубым оттенком Серый Голубая средней насыщенности Серая с голубым оттенком
Бледно-желт ый Б лсдяо-жс лтая Рыжевзто-.чорич- Корин новый средней насыщен- ности Коричневая сред- ней насыщенности Светло-коричневая
Т а б л h ц а
Влияние Видо?- освещения на изменение восприятия цвета
Естественное освещение Лампы ДС Ламп ы ЛВС Лампы накаливания Ртути ые лампы
Кремовый Зеленый Не меняется Становится бо к и м Желтеет более гл у - Становится бок им Желтеет более глу- Зеленеет Желтеет и сереет
Голубой Розовый Серый го Становится более светлым Не меняется Слегка голубеет Сереет и темнее’1 Г емнеет Желтеет Сереет и зеленее? Становится более глу- боким и темнеет Слегка светлеет Становится Становится Становится серым серо-голубым коричневым зеленовато-
*“ Синий Зеленый Не меняете Сереет Слегка зеленеет Слегка желтеет Светлеет, принимает фиг летовый оттенок Становится более глуб«~- к и м
Желтый Становится боки м более глу- Становится насыщен ней Зеленеет
Оранжевый Красный Темнеет Становится насыщ hi ней Светлеет Принимает коричневы оттенок и темнеет Принимает коричневый оттенок
Пурпурный Фиолетовый Г олубеет Не меняется Розовеет Сереет Принимает оттенок Принимает оттенок малиновый коричневый Становится лы м Сереет более свет-
Таблица S9
Изменение восприятия цвета под влиянием других цветов
Цвет, на кото- рый взгляд был направлен раньше Цвет поверхности, на которую переносится взгля;
красный желтый зеленый с.жий фио четовыя белый
Цвет, видимый вследствие си с.лед-.’’'ательногс кошрастз
Красный Грязно- красный Зеленовато- желтый Насыщен но- зеленый Голубой Си НИЙ Изумрудно- зеленый
Желтый Пурпурный Серовато- желтый Голубовато- зеленый Пасы щеяно- син п й 11 зсыщенно- фиолеторый Фиолетовый
Зеленый Насыщенно- красный Оранжевы й Сероъито- зеленый Фиолетовый Пурпурный Пурпурно- красный
Синий Оранжевый Насыщенно золотисто- зеленый Желтовато- зеленый Серовато-синий Пурпурный Оранжевый
Фиолетовый Оранжевый Насыщенно лн- м о н н о - ж е лт ы й Желтовато- зеленоватый Голубова 10- синий Серовато- фиолетовый Зеленовато- желтый
- Вызывает
усталость
г— вызывает
\ ощущение
боли
\Отраженный свет
Светильник
общего освещения
Светильник
местного
освещения
Правильно
16 ol
Неправильно
Правильно
и „ я „ \<°—ol
пепрабильно 50- 6и\
Рис. 91. Возможные варианты расположения светильников в производствен-
ном помещении
боре окраски различных поверхностей интерьера. Для решения задачи
можно применить и специальное приспособление — цветопробную
линейку.
При проектировании интерьера следует предпринять меры по
предотвращению прямой и отраженной блесткости. Прямая блесткость
появляется в результате наличия источника света непосредственно
в иоле зрения оператора, отраженная блесткость — в результате на-
личия внутри поля зрения отражающих ярких поверхностей. Прямую
блесткость можно уменьшить любым из следующих способов: избегать
Щ'ких источников света в пределах 60° от центра поля зрения
оператора; использовать средства экранирования прямого света источ-
ника от глаз наблюдателя; применять отраженное освещение; пользо-
ваться несколькими источниками света меньшей мощности вместо
одного сильного.
213
О: раженную блеет кость можно уменьшить следующими сноса'ими:
использовать рассеянный свет; применять матовые поверхности вместо
полированных; располагать источники прямого света так, чтобы утол
наблюдения оператором рабочей площади не совпадал с углом падения
иа нее лучей света от источника.
Расположение светильников, способствующее предотвращению
блесткости, показано на рис. 91.
Важной задачей является выбор вида освещения (естественное или
искусственное) и в соответствии с этим — выбор типа производственного
помещения (с окнами или без окон). Применение естественного света
имеет много недостатков: поступление света, как правило, только
с одной стороны; неравномерность освещенности во времени и простран-
стве, тепеобразование, ослепление при ярком солнечном свете и т. п.
Для устранения этих недостатков необходимо применять дополпитель.
ные приспособления, что увеличивает расходы, связанные с освеще-
нием. Применение двойного света (сочетание естественного и искус-
ственного освещения) физиологически мало эффективно: оно отрица-
тельно действует па зрение и способствует преждевременному утом-
лению.
Применение искусственного освещения помогает избежать многих
из рассмотренных недостатков и создать оптимальный световой режим.
Однако применение помещений без окон создает в ряде случаев у лю-
дей чувство стесненности н неуверенности (бункерный невроз). Особенно
сильно это проявляется в помещениях малого объема. В больших
помещениях данный недостаток практически не наблюдается, поэтому
здесь более предпочтительно применение искусственного освещения.
ГЛАВА 4
ИНЖЕНЕРНО-ПСИХОЛОГИЧЕСКИЕ
ТРЕБОВАНИЯ К РАБОЧЕЙ СРЕДЕ
1. ОБЩИЕ ПОНЯТИЯ
Рабочая среда РМ человека-оператора представляет собой сово-
купность физических, химических, биологических, социальио-психо-
ЛО1НЧССКИХ и эстетических факторов внешней среды, воздействующих
но оператора (ГОСТ 21035—75). Элементы факторов рабочей среды
I.щечнслеиы в табл. 90. Классификация физических и химических фак-
юров приведена па рис. 92, 93 (по материалам В. А. Пухова).
Основные требования по учету факторов рабочей среды заключа-
ются в следующем:
факторы рабочей среды при их комплексном воздействии на чело-
века не должны оказывать отрицательного влияния на его здоровье
при профеА ионалыюй деятельности его в течение длительного времени;
факторы рабочей среды не должны вызывать снижения надежности
г качества деятельности оператора (его работоспособности) при действии
их в течение рабочего дня.
Для выполнения этих требований в необходимых случаях следует
применять специальные средства защиты работающих.
Максимальные значения факторов рабочей среды, при которых
выполняются эти требования, носят название предельно допустимых
уровней или концентраций. Значения предельно допустимых концен-
трат’, й и предельно допустимых уровнен приведены в соответствую-
щих нормативно-руководящих документах и стандартах системы
безопасности труда (ГОСТы группы ССБТ58 (см. приложение 2)].
При учете и нормировании факторов рабочей среды различают
четыре уровня пх воздействия иа человека (ГОСТ 21035—75).
Комфортная рабочая среда обеспечивает оптимальную динамику
работоспособности оператора, хорошее самочувствие и сохранение его
здоровья.
Относительно дискомфортная рабочая среда обеспечивает прн
воздействии в течение определенного интервала времени заданную
работоспособность и сохранение здоровья, по вызывает у человека
субъективные ощущения и функциональные изменения, ие выходящие
на пределы нормы.
Экстремальная рабочая среда приводит к снижению работоспособ-
ности оператора и вызывает функциональные изменения, выходящие
за пределы нормы, но не ведущие к патологическим нарушениям.
Сверхэкстремальная рабочая среда приводит к возникновению
в организме человека патологических изменений и (или) к невозможности
выполнения работы.
Способы защиты оператора от неблагоприятных факторов рабочей
среды могут быть активными и пассивными. Способы активной защиты
связаны с выявлением причин источника неблагоприятного фактора
и воздействием иа него. При невозможности активной защиты применя-
ется пассивная. В этом случае источник неблагоприятных факторов
215
Таблица 90
К а-кс иф’ШоЦ.'и элементов, со< । авляющих факторы рабочей среды
Фактор рабочен среды
1 l.-;pdмсгры, харакюризующле
основные свойства элементов
Единицы
измерения
элемента
Санитарно-гигиенические элементы
Ос; жщию 1(ecioc 1 вен- цая. искус: п ’’j; и ;ш) Вредные вещества (кары, га зы, а >|)о юли) Mllkpo.vJI-lMJ 1 •- ТОМЦер,п ура во 1духа относи । е I и и ая вл аж- иос|.> воздуха скорое гн движения в ла- ду - а Меч н.п а четкие ксл-юа ння: вибрацпл шум ультразвук Излучснн-/’-. пн Ьранрзсные ульгра.'Ьн зютовые ионизирующие электромагит ные волн ы р а ди о ч а ст от Атмосферное давление: повышен ное пониженное Уровень Освещен нос 1 и Хешцеш рация ком цепки/то в В вс щуп,ион среди с Ш' о,, гу у a yaoi'io' среды О : щн’н ;ельпл 1 .;а,д постъ По,,’шжнесть встдушпси; Сргды Чнс.-ою Амн нт уда К./ 1еб<ыельная сьорос'ь Ч.К’ЮТЭ эн Г 1В.НЫ •’ ПОЛОС- Ур итечь зг.умэЖ'С1'' дшы.ецн« У р-мИ'НЬ гроМ:Л'СТЦ Чнс/оы октавпыч но-м-с Уровень звуковою- давления Длила волны 1 Ei сен с явность получения Длина волны Скорость радиоактивного распада Длина волны Частот а колебаний Давление в рабочей камерс Высота над уровнем моря Варометрическое давление 21 к М; , М3 сс 0 > ц ’: М м с Гц фон Гц м В Г/ м2 Дж.'кг \1 Па Па
Профессиональные инфек- ции и биологические агенты:
м 11 к poop г а и и з м ы (б а к те - рип, вирусы, риккет- сии, спирохеты, гри- бки, простейшие) профессиональные ин- фекции (инфекцион- ные заболевания — бруцеллез, лихорад- ка, туляремия, сибир- ская язва, анкилосто- моз и др ) микроорганизмы (расте- ния, животные) । Степень опасного возде/н и;ИЯ на организм человека Баллы
Психофизиологические элементы
Физическая нагрузка Рабочая поза Энер гозатраты Удобство позы при выпол- нении работ Дж Описатель- ная харак- теристика, баллы
216
Продолжение табл. 90
, .юр рабочеи среды Нара мет р ы, х яра Ктер из у ющне основные свойства элементов ! ДИ I! 11ЦЫ измерения эл мента
ЩрвЗО-ИСИ.ХЛЧСС КИЯ и<1- Ии геллектуальна я нагрузка 11ирв по -эмоциональное на- ира женне Напряжение зрения Баллы Категория точности работы
X '! 5 (Ч 0 И [i 0 С IЬ X.MIM 1 РУД.1 И Pi девы о ттдыха: Уровень разнообразия и теми труда Баллы
ВИуТрИСМСИПЫ Длительность п распределе- ние перерывов на отдых и обед МИН
CVT0 !ЛЫН ш тельный 'ДОВОЙ Работа в ночное время; дли- leji.jiocTb рабочих смен Длительность в г-жодных j ДНсН [ Длнтел! кость отпуска ' ч сут
, ЩПИ’ОС'НаеийсТЬ Степень взрывооц а споет и, i о /•-. р оо п а ч 11 ость, < о й с. м к ч е екая опасность, он. сис-еть трав- мирования двигаюшьмпся ча- стями машин п оборудования Соответствие объема и пло- щади производственны\ поме- щений санитарным кормам Баллы м3 и м2
Эстетические элементы
Гармоничность
1 ".’ПОЗИЦИИ
световой
Гармоничность звуковой
ЩДЫ
Ароматичность запахов
А омпозиционная согласо-
..алиоеть природного пей-
Композиционная
i ь интерьера
н'мыцени й
целост-
рабочих
Композиционная согласо-
ь.шность комплексов техно-
тнического оборудования
Композиционная согласо-
ь 'лиость комплексов допол-
лющих объектов
Гармоничность рабочих
осн и трудовых движений
Эстетический уровень свето-
цвеювои композиции в рабо-
чей зоне
Эстетический уровень зву-
ковой среды в рабочей зоне
Степень ароматичности за-
пахов воздушной среды
Эстетический уровень при-
родного пейзажа в зоне обзора
работающими
Эстетический уровень ин-
терьеров рабочих помещений
(экстерьеров зданий и соорУ'
женин)
Эстетический уровень техно-
логического оборудования
Эстетический уровень малых
форм, средств визуальной ком-
муникации, озеленения и де-
коративно-художественных
объектов, размещенных в ра-
бочих помещениях
Корректировка конструктив-
ных решений оборудования ра-
бочих мест: отработка траек-
торий, ритма и вариативности
трудовых движений
Экспертная
оценка
в баллах
217
Продолжение табл. 90
фактор рабочей среды Па ра метры, характеризующие основные свойства элементов Единицы измерения элемента
Социален Сплоченность коллектива Характер межгрупповых отношений в коллективе )-психологические элементы Уровень взаимозаменяемо- сти в процессе труда, товари- щеской взаимопомощи, дис- циплина труда Уровень конфликтности (сплоченности) Социометри- ческая оцен- ка в баллах
остается, по осуществляются мероприятия, направленные на преду-
преждающее влияние этих факторов на человека. При пассивной защите
изолируют источник от среды, где находится человек, или устраняют
неблагоприятный фактор из зоны, откуда он может воздействовать иа
оператора. Пассивная защита может быть общей (коллективной) или
индивидуальной. В первом случае происходит защита всего помещения
(рабочего участка), в котором находится оператор или группа опера-
торов (например, кондиционирование пли вентиляция воздуха в поме-
щении). Во втором случае используют средства индивидуальной защиты;
изолирующую и специализированную одежду и обувь, защитные при-
способления па рабочем месте, индивидуальный обдув или вентиляцию
и т. и.
Pic. 92. Классификация физических факторов рабочей среды
218
Рис. 93. Классификация химических факюров рабочей среды
Большое значение для профилактики неблагоприятного влияния
факторов рабочей среды на здоровье, функциональное состояние и
работоспособность человека имеет обеспечение реализации действующих
I'.op.u и требовании. Решение згой задачи Должно проводиться уже
в процессе проектирован:'.;; СЧМ.
На этапе проектирования решаются задачи обеспечения требуемых
значений факторов рабочей среды.
При разработке ТЗ анализируются и включаются в ТЗ трс-бова-
и। 1 заказчика к рабочей среде.
На этапе технического предложения определяется вероятный со-
лаз факторов рабочей среды; npoi иодируются возможные воздействия
к торов рабочей среды иа человека и необходимости применения
. р-едств защиты; определяются необходимое число рабочих помегцений
л состав технических средств жизнеобеспечения.
На этапе эскизного проектирования уточняется вероятный состав
фшторов рабочей среды, отражающих специфику проектируемого
обьекта, и выделяются ведущие из них; разрабатываются требования
системам жизнеобеспечения, реализующим нормы и требования к ра-
бочей среде.
При техническом проекп иповании уточняются реальные уров.пи
факторов рабочей среды и pi жимов труда и отдыха с учетом их фак-
тического воздействия; уточняются и согласуются с санпадзором пере-
чень неметаллических материалов, которые используются при строи-
тельстве объекта и могут выделять вредные вещества; проектируются
средства коллективной и индивидуальной защиты от воздействия не-
благоприятных факторов рабочей среды; разрабатываются требования
219
по профессиональному отбору, режимам труда и отдыха, тренировкам
операторов с учетом специфики воздействия факторов рабочей
среды.
Перечень приборов н аппаратуры, используемых для измерения
фактических значений факторов рабочей среды, приведен в табл. 91.
Комплексная опенка факторог, рабочей среды производится па
основании медико-физиологической классификации тяжести работ.
Под тяжестью работ понимается степень совокупного воздействия всех
факторов рабочей среды (табл. 92) ria здоровье человека и его работо-
способность. Классификация выделяет шесть категорий тяжести работ.
К первой категории относятся работы, выполняемые в оптимальных
условиях рабочей среды при благоприятной физической, умственной
и нервно-эмоциональной нагрузке.
Ко второй категории относятся работы, выполняемые в условиях,
соответствующих предельно допустимым концентрациям и уровням
производственных факторов по действующим санитарным правилам,
нормам п инженерно-психологическим требованиям.
К третьей категории относятся работы, при которых вследствие
не вполне благоприятных условий труда у людей формируются реак-
ции, характерные для пограничного состояния организма (ухудшение
некоторых показателей психофизиологического состояния к концу
работы, ухудшение функциональных показателей в момент трудового
усилия и т, п.).
К четвертой категории относятся работы, при которых неблаго-
приятные условия труда привод i к реакциям, характерным для пред-
патологического состояния у большинства людей. Поддержание рабо-
тоспособности осуществляется за счет перенапряжения механизмов,
компенсирующих нарушения функций организма.
К пятой категории относятся работы, при которых в результате
воздействия весьма неблагоприятных условий труда у людей в конце
рабочего периода формируются реакции, характерные для патологи-
ческого функционального состояния организма.
К шестой категории относятся работы, при которых подобные
реакции формируются вскоре после начала трудового периода (смены,
недели).
Связь рассмотренных категорий тяжести работ с уровнями фак-
торов рабочей среды по ГОСТ 21035—75 устанавливается следующим
образом: первые две категории тяжести соответствуют комфортной
рабочей среде, третья категория—относительно дискомфортной, чет-
вертая и пятая — экстремальной рабочей среде, шестая — свсрх-
экстремалыюй.
Для определения категории тяжести работ каждый из факторов
рабочей среды, реально действующих па человека па данном РМ,
оценивается по шестибалльной системе, (см. табл. 92). Затем определяется
интегральная балльная оценка тяжести по формуле
где хтях — наивысшая из полученных частных балльных оценок;
Х[ — балльная оценка по. i-му из учитываемых факторов; п — число
учитываемых факторов (без л'т1Х).
Формула (38) справедлива, если каждый из п учитываемых факто-
ров действует в течение всего рабочего дня. Если какой-либо из факто-
220
Приборы и аппаратура для исследования фэктэпоп рабочей среды
Исследуемый фактор Применяемые приборы Назначение прибора и его характеристики
Температура воздуха Аспирационный психрометр МВ-4М (измерения проводят по сухому термо- метру психрометра) Электрический одноточечный полу- проводниковый термометр ЭА2М Термограф (суточный, недельный) Изменение температуры воздуха в пределах от —31 до — 50 °C Измерение температуры воздуха в пределах 10—60 °C, погрешность измерений А 1.5° Динамическое наблюдение за колебаниями темпера- туры воздуха
Относительная влажность воздуха го Аспирационный психрометр МВ-4М Гигрограф (суточный, недельный) Измерение относительной влажности воздуха Динамическое наблюдение за колебаниями относи- тельной влажности воздуха
Скорость движения воз- духа Анемометр ручной чашечный MC-I3 Анемометр крыльчатый Электрический одноточечный полу- проводниковый термоанемометр ЭА-2М Кататермометр (шаровой, цилиндри- ческий) Метеорологические наблюдения в свободной атмо- сфере в пределах 1—20 м/с Определение скорости движения воздуха в пределах 0,1 — 15 м/с Измерение скорости движения воздуха в пределах 0,03 — 5 м/с, точность измерения 5 % Точные измерения скорости движения воздуха в пре- делах 0,1 —1,5 м/с
Тепловое излучение Актинометр Шаровой термометр Вернона Измерение интегрального теплового действия лучи- стой энергии в пределах 0 — 20 кал/(см2-мин) ~ 1.3956 X X 1 О5 Вг/м- Определепие средней радиационной температуры
Температура ограждаю- щих поверхностей Контактный полупроводниковый элек- тротермометр ТПЭМ-1 Измерение температуры нагретых поверхкс>стей обо- рудовались кожу хоз отопительных приборов; погреш- ность измерений -j-1,5 %
222
Исследуемый фактор Применяемые приборы
Перепады давления воз- духа Многопредельный микроманометр ммн
Шумы и вибрация Шумомер Ш-ЗМ, Ш-63 Анализатор спектра шума АШ-2М Измеритель шума и вибрации ИШВ-1 Виброметр ВИП-4 Низкочастотная виброизмерительная аппаратура НВА-1 Виброграф ВР1, ВР2
Напряженность электро- статического поля Измеритель напряженности электро- статического поля И НЭП-1 Прибор ПК2-ЗА
Ионизация воздуха Счетчик типа СИ-1 с электротермо- метром СГ-1М Фотоэлектронный счетчик аэ рои оч- ных частнц АЭ--5
Продолжение табл.
Назначение поибора и его характеристики
Замеры избыточного давления (подпора воздуха); пре-
делы измерений 0,5, 100, 150 н 200 мм вод. ст.
(1 мм вод. ст. = 9,80665 Па); погрешность %
Измерение стационарных акустических шумов в воз-
душной среде; пределы измерений 25— 130 дБ
Определение (в комплекте с шумомером Ш-ЗМ или
Ш-63) спектрального состава шума в 1/3 активных
полос в пределах 63 — 800 Гц
Измерение действующих значений уровней звукового
давления, виброускорении, виброскорости в октавных
полосах частот и уровней звука по частотным харак-
теристикам А, В, С
Регистрация амплитуд 0,005— 1,5 мм в диапазоне
частот 15—200 Гц
Изморение среднеквадрэтических отклонений значе-
ний уровней виброскоростн в октавных полосах частот
70—130 дБ
Регистрация низкочастотной вибрации с размахом
(двойной амплитудой) 0,05 — 6 мм и частотами 5—1000 Гц
Измерение плотности заряда и напряженности элек-
тростатического поля
Определение полярности, потенциала электрических
зарядов и их поверхностной плотности на плоской-по -
верхности и теле человека
Измерение количества аэроионов, определение их по-
движности и знака заряда
Исследуемый фактов При меняемые приборы
Электромагнитные • злу- чения Плм'. р! т<л; напряженности ьлектри- чесчо.с- полк НЭА1П-2 Прибор ИЗ-13 Измеритель плот нести потока мощ- ности ПО-1 ь'Меднк») Прибор П3<’
й о Освещенность Люксметр IG-1 5 Люксметр IO-1 6 Люксметр Ю-17 Люксметр ЛМ.-3
Ультрафиолетовое излу- чение Ультрафиолет метр У ФМ-5 Ультрафиолет метр У ФМ-71 У ф и мстр У ФМ - G 5 Эритсмметр Э-2
Продолжение та б. i
Назначение прибора и его характеристики
Измерение эффект ирного значения напряжены сети
электрического ноля -4 —1500 В/м в диапазоне частот
1С0 Гц — 30 МГц, 2 — 600 В/м в диапазоне частот 30 —
300 МГц и эффективного значения напряженного ма-
гнитного поля н предела?; 5 — ЗС А/м г диапазоне частот
100 кГц—1,5 мГц
Измерение плотности потока мощности в диапазоне
частот 300 мГц—300 кГц
Измерение плотности потока мер,кости в диапазоне
частот ‘150—16 760 мГц
Определение напряженности электрического и магнит-
ного полей в диапазоне 69 кГц —ЗОС МГц
Измерение уровней освещенности рабочих поверхно-
стей до 560 лк
Измерение уровней осг.ещипюств ? р':сг а'-све С —
50 000 лк
Измерение уровней освещенности до 1GC лк
Измерение освещенности 0—230 и и — ОСС лк
Проведение измерений в различны' областях ультра-
фиолетового спектра 290 — 340 и 220 — 290 нм; погреш-
ность измерения ±15 %
Определение интенсивности сферической эритемной
облученности от искусственных истсчкиков ультрафио-
летового излучения
Измерение .эритемной и бактерицидной обласы: УФ
спектра; точность измерений ±5 %
Определение эритемной сферической облученности
в различных точках пространства (непосредственно
в миллиэрах на 1 м2)
Продолжение табл. 91
Исследуемый фактор Применяемые приборы Назначение прибора и его характеристики
Содержание кислорода в воздухе Прибор для газового анализа (ПГА-КМ) на кислород Определение процентного содержания кислорода в воз духе рабочих помещений; пределы измерений 15 — 30 %, точность 0,5 % Время проведения анализа не более 1,5 мин
Содержание углекислоть- в воздухе Прибор газового анализа на дву- окись углерода ПГА-ДУМ Определение процентного содержания углекислоты в воздухе рабочих помещений; пределы измерений, 0 — 3 % СО2, основная погрешность 4 % °? верхнею предела показаний
Вредные примеси ? воз- духе Прибор газового анализа вредных примесей ПГА-ВПМ Газоанализатор 'УТ-2 с комплектов* индикаторных трубок с патронами. Фильтрующими исследуемый газ Быстрая индикация н количественное определение различных вредных газов и паров в воздухе рабочих помещений с использованием индикаторных трубок То же. позволяем определить сероводород, хлор, дву- окись азота, аммиак, сернистый ангидрид, окись угле- рода, ацетилен, пары бензина, толуола, этилового эФврз. ацетона, гшры углеводородов нефти (керосина, уайт- спирита). Погрешность измерений нс- превышает 1 %
Запыленность воздуха ;?лектрсреспиратор для отбора проб Аналитические аэрозольные фильтры АФА и фильтры Петрякова ФПГ1 Кассеты и аллонжии Весы лабораторные микроаналитиче- ские BJJM-1 Отбор проб воздуха со скоростью 0—1 и 0 — 20 л-'мен Определение весовой концентрации аэрозолей Отбор проб воздуха на фильтры АФА, ФПП Точное определение массы с погрешностью до 0,07 мг
Примечание В перечне не указаны приборы и аппаратура для идентификации вредных примесей в воздухе, опре-
деление которых возможно лишь в лабораторных условиях.
I абли щ 92
Ломэв Б. Ф. и др.
Критерии балльной оценки факторов рабочей среды [146 ]
Фактор рабочей среды Оценка факторов рабочей среды, баллы
1 2 3 4 5
Санитарно-гигиенические элементы
Температура воздуха иа
РМ (в помещении), °C:
теплый период
холодный период
Атмосферное давление:
превышение над нор-
мой, атм
ко при высоте над уровнем
сл моря (пониженное), м
Токсическое вещество,
кратность превышения пре-
дельно допустимой концен-
трации
Промышленная пыль,
кратность превышения пре-
дельно допустимой концен-
трации
Вибрация, превышение
предельно допустимого уров-
ня, дБ
Промышленный шум, пре-
вышение предельно допусти-
мого уровня, дБА
18—20 21—22
20—22 17 — 19
— 0,2 —0,6
— 100 — 500
—
До 1,0
Ниже 1,0
23 — 28 15—16 29 — 32 7—14 33 — 35 Более 35
0,7—1,2 1,3—1,8 1,9 —3,0 Более 3,0
600—1000 1000 — 2000 2000 — 4000 Более 4000
1,0 —2,5 2,6 —4,0 4,0—6,0 Более 6
1—5 6—10 11 — 30 Более 30
1 — 3 4—6 7 — 9 Более 9
1 — 5 5—10 Более 10 Более 10, плюс вибрации
Ппсдолэкснис 'кабл.
Фактор рабочей среды Оценка факторов рабочей среды, баллы
1 2 3 4 5
Ультразвук, превышение предельно допустимого уров- ня, дБ Поверхностная плотность инфракрасного (теплового) излучения, кал/(см2-мин) ~ = 6,978* 10” Вт/м2 1,0 1—5 До 0.5 6— 1 С 0,6 —2,С 11 — 2' 2,0 —5,( • с.:се о
—
to Психофизиологические элементы
О
Физическая нагрузка (внешняя механическая ра- бота), Дж: общая (с участием мышц корпуса и ног) 4,2- 105 (4,2-8,3) 10ь (8,34- 12,5) 10s (12,54-17) 10' : 74-20) 10“ Более
региональная (с уча- стием плечевого поя- са) 2,1- 105 (2, 4-4,2) 10й (4,24- 6,2) 10ь (6,24-8,3) 1(3 ; 8, 3-г10,4) If Более С4* 10
Статическая физическая нагрузка в течение смены (удержание груза), Н-с:
на одну руку До 18-10^ (18 4-36) 104 (36*7 -70) 10! (36-4-971 КУ Болос 97- IG-’ —
иа две руки До 43-1 О4 (43 4-86) 104 (86- -144) 10а (Н44-220) 1; Болсг 220-1 С4 —
на мышцы корпуса и ног До 61- 104 (61 4-123) 104 (123- -210) 10а (210-300) 104 Болес 300- 104 —
Фактор рабочей среды Оценка факторов рабочей среды, баллы
1 2 3 * 5 6
ЬО ьо РМ, поза и перемещение в пространстве РМ ста- ционарное, поза свобод- ная. масса перемещае- мых грузов до 5 кг 1. РМ стацио- нарное, поза свободная, масса переме- щаемых грузов о кг 2. РМ неста- ционарное, ходьба без гру- за до 4 км за смену 1. РМ стацио- нарное, поза несвободная, до 25 °;, вре- мени в наклон- ном положении 2. РМ неста- ционарное, ходьба без гру- за до 7 км за смену 1. РМ стацио- нарное. поза вынужденная, неудобная, до 50 % рабо- чей смены 2. РМ неста- ционарное, ходьба без гру- за до 10 км за смену 1, РМ стацио- нарное. поза вынужден пая. неудобная, свыше 50 % ра- бочей смены 2. РМ неста- ционарное, ходьба без гру- за до 17 км за смену 1. РМ ста- ционарное, поза выну- жденная. наклоны корпуса под углом 60° до 300 раз 2. РМ пе- ст ацпон ар ное. ходьба свыше 17 м за смену
Сменность Работа в утреннюю смену Работа в две смены Работа в три смены Работа с нерегулярной смениостью — —
Продолжительность не- прерывной работы в течение суток, ч — До 8 До 12 Более 12 — —-
Освещенность рабочего места: размеры объекта, мм разряд зрительных ра- бот При освещен Более 1,0 V —I X юсти па уровне с 1.0 —0,3 III —IV знитарных норм Менее 0,3 1 — 11 При освещенное Более 0,5 IV—IX ти ниже санитарнь Менее 0,5 I — 111 ях норм
Длительность сосредото- ченного наблюдения в % от времени рабочей смены До 25 25 — 50 50 — 75 75—90 Более 90 —
Число важных объектов наблюдения До 5 6—10 11—25 Более 25 — —
Продолжение табл. G'2
to
Фактор рабочей среды Оценка факторов рабочей среды, баллы
1 2 3 4 5 к
Темп (число движений в час): мелких (кисти пальцев) До 360 361—720 721—1080 1081—3000 Более 3000
крупных (рук, плече- До 250 251 —500 501—750 751 — 1600 Более 1600 —
вого пояса) Число сигналов в час До 75 76—175 176 — 300 Более 300
Монотонность: число приемов в опера- ции длительность повторяю- щихся операций, с Режим труда н отдыха Обоснован- 6— 10 31 — 100 Обосн ованнып 3 — 5 20—30 Отсутствие
Нервно-эмоциональная иый с при- менен нем функцио- нальной музыки и гимнастики Простые без применения функциональ- ной музыки н гимнастики Простые дей- обоснованного режима труда и отдыха Сложные дей- Сложные дей- От ветствен и ость
нагрузка действия ствия по за- ствия по за- ствия по за- за безопасность
по индиви- дуальному плану данному плану с возможностью коррекции данному плану с возможностью коррекции данному плану при дефиците времени. Кон- такты с дру- гими людьми материальных ценностей и других людей. Личный риск при дефиците времени
Примечания1. 1. При установлении балла физической динамической и статической нагрузки для женщин и лиц
старше 50 лет принимается 70 % приведенных величин. Внешняя механическая работа не учитывает затрат энергии на основ-
ной обмен организма человека.
2. Монотонность получает одну общую балльную оценку с учетом определяющих ее характеристик.
ров действует эпизодически, то его фактическая оценка определяется
но формуле
*ф(- = х1^ут, (39)
те /уд— удельный вес времени действия /-го фактора в общей про-
должительности рабочего дня.
Значения Хф — при эпизодическом действии фактора используются
при расчетах по формуле (38).
Категория тяжести труда определяется следующим образом:
Категория тяжести I II III IV V VI
Интегральная балль-
ная оценка.............До 18 19 — 33 34 — 45 46 — 53 53 — 59 59 — 60
Пример. Рассмотрим порядок определения категории тяжести
труда. На рабочем месте оператора выделено четыре фактора условий
труда, имеющих оценки соответственно 3, 4, 5 и 6 баллов. Продол-
жительность воздействия выявленных факторов приведена в табл. 93.
Таблица 93
Данные для расчета интегральной оценки тяжести труда
Факторы рабочей среды Балл фактора Продолжитель- ность действия фактора, мин Удельный вес действия факто- ра в течение рабочей смены = 480 мин) Оценка удельной тяжести фактора рабочей среды
A't 3 420 0,8 2,4
Х2 4 315 0.6 2.4
Хз 5 210 0.4 2.0
Х4 6 210 0,4 2.4
Используя данные последней колонки табл. 93, по формуле (38)
получим
Ят^[2,4 + (^-2 *’4 2'4 + у + 2'0)] 10 = 37.
Следовательно, на данном РМ третья категория тяжести труда.
Если на РМ имеются факторы с оценками 3 и более балла, то это
свидетельствует о том, что под их воздействием формируется экстре-
мальная или сверхэкстремальная рабочая среда, поэтому для интеграль-
ной оценки в расчет принимаются только эти биологически значимые
факторы рабочей среды. Факторы с оценкой 1 или 2 балла в расчет не
принимаются, так как они соответствуют обычной жизнедеятельности
человека и не принимают участия в формировании экстремальных усло-
вий труда.
2. ТРЕБОВАНИЯ К ФИЗИЧЕСКИМ ФАКТОРАМ
РАБОЧЕЙ СРЕДЫ
Наиболее значительным физическим фактором является пронзвод-
венный микроклимат, который характеризуется уровнем темпера-
|’ы и влажности воздуха, скоростью его движения, а также иитеисив-
'Лью радиации, преимущественно в инфракрасной н частично в уль-
‘рафиолетовой областях спектра электромагнитных излучений.
229
При разных метереологических условиях в организме оператора
происходят изменения ряда функции систем и органов, которые необ-
ходимо учтивать при проектировании и эксплуатации СЧМ
(табл . 94,95).
I а б л и ц а 94
Олпгадьпые нормы температуры, относительной влажности и скорости
движения воздуха i. рабочей зоне производственных помещений
Сезон года Кате 'Орин работ Относи• тельная вл аж - ность, % Скорость движен ия воздуха, м/с, не более
тура °C
Холодный и Легкая - - 1 20 — 23 60 — 40 0,2
пере?ходный Средней тяжести — Ila 18 — 20 60—40 0.2
периоды года С,редкой тяжести — Пб 17 — 19 60—40 0.3
Тяжел а я — Ill 16 — 18 60 — 40 0.3
Теплый Легкая - - 1 22 — 23 60 — 40 0,2
период года Средней тяжести — Ila 21 — 23 60 — 40 0,3
Средней тяжести — Иб 20 — 22 60—40 0,4
Тяжелая - ш 18 — 20 60 — 40 0,5
Высокая температура отрицательно влияет на ряд психофизиоло-
гических функций и надежность человека. Оптимальные значения
температуры воздуха лежат t? пределах 18—24 ‘"С. Относительная
влажность в пределах 30—60 % мало сказывается на состоянии чело-
века. При влажности 99—100 % практически выключается регулирую-
щий механизм потоотделения ц быстро наступает перегреванпе(табл.96).
Рационально устроенное освещение на рабочих местах операторов
является существенным показателем высокого уровня культуры труда,
неотъемлемой частью научной организации труда и эстетики производ-
ства.
Требования к рациональной освещенности производственных по-
мещений сводятся к следующему: правильный выбор источников света
и системы освещения; создание необходимого уровня освещенности
рабочих поверхностей; ограничение слепящего действия света, устра-
нения бликов; обеспечения равномерного освещения (табл. 97—100).
Приемлемый уровень освещения в помещении можно найти, если
последовательно решить две задачи:
1. Определить требуемый для операторов уровень освещения ли-
цевых панелей индикаторов внешними источниками света.
2. Если требуемый уровень освещенности окажется неприемлемым
для других операторов, работающих в данном помещении, необходимо
найти способ сохранения требуемого контраста изображения другими
средствами. Например, можно применить селективный светофильтр
для экрана ЭЛТ или распределить световой поток с учетом расположе-
ния рабочих мест и средств отображения.
Кроме освещенности большое влияние иа деятельность оператора
оказывает цвет окраски помещения и спектральные характеристики
используемого света. Рекомендуется, чтобы потолок отражал 80—90 %,
стены 50—60 %, панели 15—20%, а пол 15—30 % падающего на них
света.
Шум — это совокупность звуков, неблагоприятно воздействующих
иа организм оператора, мешающих его работе п отдыху.
230
Т а С л и и ::
Допустимые нормы температуры, относительной влажности и скорости движения воздуха
в рабочей зоне производственных ломешенпй с избытками явно! о тепла в теплы!'; иевнел года
Категория работ Температура воздуха в помещениях Относительная влажность в помещениях, % Скорость движения воздуха * в поме- щен ИЯХ Темпера гуоа постояННых щен и !юзд> ха вне РМ в г;оме- тх. СС
с незначительным избытком явного тепла с знзчител избытком я тепла ь и ы м вного с незна- читель- ным из- бытком явного тепла со зна- читель- ным из- бытком явного тепла с незначн- тсльным избытком явного тепла с значи- тельным избытком явного тепла
Легкая — 1 Не более 3 °C Не болс-е 5 °C При 28 °C 0,2 —0,5 0,2 —0.5 Не более 3е Не более 5°
Средней тяжести — Иа выше средней тем- пературы наруж- него воздуха в 13 ч выше средне пературы ног-? воздуха я тсм- наруж- i> 13 ч не более 55; при 27 °C не более 60: 0,2 —0,5 0,3 —0,7 выше сред- ней темпе- ратуры на- выше сред- не;'! темпе- ратуры на-
Средней тяжести — Иб Тяжелая — Ш самого жаркого месяца, но не бо- лее 28 °C Не более 3 °C выше температуры наружного воздуха в 13 ч самого жаркого месяца, но не выше 26 °C самого я месяца, но тее 28 =С Не болт выше темпе наружного в 13 ч жаркого но ие выше яркого ле Oo- Fl °C ратуры оздуха < амого меся на. 26 еС при 26 °C не более 65; при 25 °C нс более 70; при 24 °C и ни- же не более 75 При 26 °C не более 65 При 25 °C не более 70 При 24 °C и ниже не бо- лее 26 0,3—0.7 0,3—0,7 0,5—1.0 0,5—1,0 ружного воздуха в 13 ч са- мого жар- кого месяца ружного воздуха в 13 ч са- мого жар- кого месяца
воздухе соответствует максимальной температуре воздуха.
меньшая —> мин имальной тем-
* Большая скорость движения
пературе воздуха.
Таблица 96
Субъективные ощущения в зависимости от изменения параметров
рабочей среды
Темпе- Р-тура, (лносшель- иая влаж- ность, % Субъективное ощущени<
21 40 75 85 90 Наиболее приятное состояние Отсутствие неприятных ощущений Хорошее, спокойное состояние Усталость, подавленное состояние
24 2U 65 80 100 Отсутствие неприятных ощущений Неприятные ощущения Потребность в покое Невозможность выполнения тяжелой работы
30 25 50 65 80 90 Неприятные ощущения отсутствуют Нормальная работоспособность Невозможность выполнения тяжелой работы Повышение температуры тела Опасности для здоровья
В качестве основной характеристики постоянного шума на рабочих
местах операторов приняты уровни звуковых давлений в октавных
полосах в децибелах со среднегеометрическими частотами 63, 125, 250,
1000, 2000, 4000, 8000 Гц.
Основные нормированные параметры для шума приведены в соот-
ветствующих ГОСТах (см., например, ГОСТ 20296—74). В табл. 101
приведены предельные интенсивности шума, не вызывающие поврежде-
ния слуха. В табл. 102 дана субъективная и объективная оценка воз-
действия шума на человека.
Основными мерами борьбы с шумом являются: устранение или ос-
лабление причин шума в самом его источнике в процессе проектирова-
ния и эксплуатации оборудования; изоляция источника шума от ок-
ружающей среды средствами звукоизоляции н звукопоглощения; ра-
циональная планировка производственных помещений; применение
средств индивидуальной защиты н введение рационального режима
труда и отдыха для работающих. Основные средства индивидуальной
защиты органа слуха операторов—наушники, вкладыши, шлемы
(табл. 103).
В табл. 104 приведены параметры вибраций и характер их влияния
на человека; в табл. 105 — допустимые величины вибраций на рабочей
площадке и органах управления.
Основные меры устранения или уменьшения вибрации сводятся
к оснащению оборудования виброгасящими устройствами (противове-
сами, балансирами), внедрению дистанционного управления виброуста-
новками, применению резиновых, пружинных и пневматических амор-
тизаторов, облицовке оборудования на виброизолирующнх опорах
или па специальных фундаментах.
Ультразвук представляет собой механические колебания упругой
среды, распространяющиеся в виде переменных сжатий и разрежений.
Сжатие и разрежение вещества составляют цикл колебания.
232
1 аил л ц а
Нормы освещенности рабочих поверхностей в производственных помещениях
Характе- ристика зрительной работы по степени точности Наименьший размер объекта разл ичения, мм Разряд зритель- ной ра- боты Подразряд зрительной работы Контраст объекта различения с фоном Характери- стика фона Освещенность, лк
при газоразряд- ных лампах при лампах накаливания
Комби - нирован- ное ос- вещение Одно общее освеще- ние Комби - нирован- ное ос- вещение Одно общее освеще- ние
Наивысшей Менее 0,15 I а Малый Темный 5000 1500 4000 300
точности б { » Средний 4000 1250 3000 300
Средний Темный
Малый Светлый
в Средний Большой Темный 3000 1000 2000 300
Средни й Светлый
г { Большой » 1500 400 1250 300
Средний
Очень 0,15 — 0,3 II а Малый Темный 4000 1250 3000 300
высокой точности б { » Средний Средний Темный 3000 750 2500 300
Малый Светлый
в Средний Средний 2000 500 1500 300
Большой Темный
( Средний Светлый
г { Большой » 1000 300 750 200
Средний
Высокой 0,3 —0,5 ш а Малый Темный 2000 500 1500 300
точности б { » Средний 1000 300 750 200
Средний Темный
ААалый Светлый
в Средний Средний 750 300 600 200
Большой Темный
Характе- ристика зрительной работы по степени точности Наименьший размер объекта различения, мм Разряд зритель- ной ра- боты Подрйзряд зрительной работы
Средней 0,5—1,С IV г { а
точности Малой 1,0 —0,5 V 6 { ( в ' 1 Г 1 1
точности Грубая Более 5,0 VI б { { 1 1 ’
Продолжение табл.
Освещенность, лк
Контраст объекта различения с фоном Характери- стика фона прн газоразряд- ных лампах при лампах н акалива ия
Комбн- нирован- ное ос- вещение Одно общее освеще - ние Комби - иирован- ное ос- вещен нс Одно общее осгеще- ние
Средний Светлый
Большой 40С 200 400 150
» Средний
Малый 1емный 750 300 600 200
Средний Средний Темный 500 200 500 150
Малый С ветлый
Средний Средний 400 150 400 100
Большой Темный
Средний Светлый
Большой » 300 150 300 100
» Средний
Мал ы11 Темны й 300 300 300 150
Средний Средний Темный 200 150 300 100
Малый Светлый
Средний Средний __ 100 __ 50
Большой Темный
Средний Светлый
Большой » 100 50
» Средний
Независимо от характе- — 1 00 50
ристики фена и контраста
объекта с фоном
Таблица 98
Освещенность на РМ, лк
jini РМ или характер выполняемой работы Рекомен- дуемые значения Минималь- ные значения
I Р'рифорнГшые ycTpoficiBa ЭВМ. оборудо- ' KOIllOpCHOIO Tll.'lCi 1000 500
:! ^мерительные приборы; испытания и про- радиоэлектронной аппаратуры, про- силе задачи наблюдения 500 300
Ремонтные работы:
общие 500 300
приборные 2000 1000
Выполнение записей 700 500
Таблица 99
Рекомендуемая наименьшая высота подвеса под полом светильников
общего освещения с лампами накаливания
Характеристика светильников Наименьшая высота подвеса, м
при лампах 200 Бт и менее при более лампах 200 Вт
Светильники с диффузными отражателями с защитным углом в пределах 10 — 30°, без рассейвателей 3 4
То же, с защитным углом более 30° Не ограни- чивается 3
Светильники с диффузными отражателями, снабженные рассеивателями, а также светиль- ники без отражателен с рассеивателями:
с коэффициентом пропускания до 80 % в зоне 0 — 90°, с коэффициентом пропу- скания до 50 % в зоне 60 — 90° 3 4
с коэффициентом пропускания до 55 % в зоне 0—90° 2,5 3
Светильники с зеркальными отражателями:
глубокого излучения 2,5 3
широкого излучения 4 6
Открытые лампы с колбой из матирован- юго стекла 4 6
235
Таблица 100
Рекомендуемая наименьшая высота подвеса над полом
светильников общего освещения с люминесцентными лампами
Характеристика светильника Защити ый угол све- тильника в попереч- ной и про- дольной пло- скостяX Н а и мен ь ш а я вы сота подвеса (м) при числе ламп в светильнике или светящейся полосе*
4 и менее более 4
Светильники прямого света с диффузными отражателями Светильники рассеянного све- та с коэффициентом пропуска- ния р а с се и о ат елей: 15 — 25° 25 — 40° Более 40° 4 3 Не огран 4,5 3,5 ичивается
менее 55 % — 2,6 4,0
от 55 до 80 % — 3,5 3,2
Т а б л и ц а 101
Предельные интенсивности шума, не вызывающие повреждений слуха
Время действия шума Предельные интенсивности шума, дБ
с незащищенными ушами с ушными пробками с ушными пробками и предохранительными иаушникамн
8 ч 100 112 120
1 ч 108 120 128
5 мин 120 132 140
30 с 130 142 150
Таблица 102
Оценка воздействия шума на человека
Уровень звука, дБ Звуковое давление, Па Субъективная оценка действия на человека звукового раздражителя
0 2- I0*3 Порог слышимости
80 2-10-1 Шум заметен
90 6,3-10-! Шум беспокоит
100 2 Шум мешает
по 6,3 Разговор невозможен
120 20 Шум подавляет и раздражает
130 63- 10 Появление болевых ощущений
236
Таблица 103
Эффективность шумоглушепил некоторых индивидуальных средств защиты
1ип втулок, тампонов, вкладышей, наушников Среднее ослабление частотах, шума (дБ) Гц на
о СМ ю 00S 0001 0003 4000 0008
1 амвоны из хлопковой ваты 3 3 4 8 15 15 16
Тампоны из ультратопкого стек- ловолокна 5 5 10 18 24 30 —
Тампоны из ультратонкого во- локна ФПП-15 8 10 15 22 25 32 —
Втулки днепропетровской фабри- ки «Украина» 10 12 16 18 20 25 —
Протнвошумы конструкции П. И. Калмыкова 10 14 16 18 24 34 —
Ушные втулки конструкции А И. Вожжовой 8 10 12 15 22 30 —
Ватно-пластилиновые протнво- шумы конструкции П. П, Кудряв- цева 20 23 25 32 40 45 —
Вакуум ные антифоны конструк- ции А. И. Вожжовой 14 16 17 20 30 36 38
Гарнитур АГ-2 1 1 3 2 10 1 г» 17
Гарнитур Г-63 22 25 28 30 34 40 42
Гарнитур АГ-2М 2 2 5 6 21 27 30
Авиагарнитур Н-157 I 1 I 15 13 16 30 —
Противошум «Сигнал» Наушники с вязкой массой: 15 15 15 25 30
ИГ АЛ 20 30 О г: 25 25 а м ——
ВИАМ № 17 Теоретический предел ослабления звука противошумами типа: 25 30 30 30 30 55 —
а) втулок, тампонов, вклады- шей 21 22 21 26 33 36 зь
б) наушников 25 27 32 41 48 50 42
Примечание. ФПП — марка противошумного материала из пер-
.хлорвиниловых волокон на базе фильтрующих полотен И. В. Петрякова.
Таблица 104
Воздействия вибрации на человека
Частота вибрации, Гн Амплитуда вибрации, мм Характер влияния
Различная До 0,015 Патологические изменения отсутствуют
40 — 50 0,016—0,05 Нервное возбуждение с депрессией
40 — 50 0,05 — 0,10 Изменения в центральной нервной системе, сердце, органах слуха Образование застойных очагов возбужде- ния в организме. Возможно заболевание внброболезнью
40—50 0,10—1,3
50—100 0,10—1,3 Значительные изменения в центральной нервной системе, сердце, органах слуха. Возникает виброболезнь
237
Таблица 105
Допустимые величины вибрации на рабочей площадке (1)
и на upr auiiT. управленья (П)
Допуст н ма я «мебительн а>. > кого», т;
Средние геометрические частоты октав- ных полос, Гц Граничные частоты окта иных полос, Гц Верти кальваи вибрацм?’ Горизонтальна вибрация
Дей- ствую- щие зна - чения, X 1 0~ м/с Уровни дей- ствую- щих зна- чений. дБ Дей - ствую- щие зна- чения, X 1 О2 м/с У poi-.HIi дей - стную - щнх зла- чен и й, ДБ
I 1 2 4 8 16 31,5 63 125 250 0,88—1,4 1,40 — 2,8 2,80 — 5,6 5,60— 11,2 11,20 —22,4 22,40 —45,0 45,00 — 90,0 90.00— 180.0 180.00 — 355.0 12,6 7,1 2,5 1,3 1.1 1,1 1.1 1,1 1.1 128 123 114 108 107 107 107 107 107 5,0 3,5 3.2 3,2 3,2 3,2 3,2 3,2 3.2 120 117 116 116 1 16 116 116 116 116
II 16 31,5 63 125 250 1 1,20 — 22,4 22,40 — 45,0 45,00 — 90,0 90,00—180,0 180,00 — 335.0 4,0 2,8 2,0 1.4 1.0 118 115 112 109 106 4,0 2,8 2,0 1,4 1,0 118 115 112 109 106
Допустимые уровни звукового давления на РМ, нормируемые
в третьоктавных полосах частот, должны соответствовать следующим
значениям:
Среднегеометрические частоты
третьоктавных полос, Гц
12 500
16 ООО
20 000 и выше
Уровни звукового
давления, дБ
75
85
НО
Данные значения установлены при длительности воздействия уль-
тразвука в течение восьмичасового рабочего дня.
Электромагнитные колебания от сверхнизких до сверхвысоких
частот условно разделяются на диапазоны по частоте колебаний пли
длине волны.
Допустимые продолжительности пребывания работающих без
средств защиты в электрическом поле и уровни напряженности его при-
ведены ниже.
Напряженность
электрического поля, кВ/м
10
15
20
25
Допустимая продолжительность
пребывания человека в течение
суток в электрическом поле, мин
Без ограничения
180
90
10
5
238
Указанные нормативы действительны при условии, что: а) осталь-
ное время рабочего дня человек находится в местах, где напряженность
•Л;в ктрпческою поля меньше пли равна 5 кВ/м; б) исключена возмож-
нее,ь воздействия на организм человека электрических разрядов.
При напряженности электрического поля па рабочем месте более
25 кВ/м и при не соответствующей! продолжительности воздействия
। аботы должны производиться с. применением средств защиты. Ин-
тенсивности электромагнитных полей радиочастот на рабочих местах
соответствовать ГОСТ 12.1.006—76. Предельно допустимая
напряженность электромагнитного поля в диапазоне 60 кГц — 300 МГц
на рабочих местах и в местах возможного нахождения персонала, свя-
занного профессионально с данным воздействием, не должна превышать
в течение рабочего дня:
но электрической составляющей, В/м:
50 — для частот 0,06 — 3 МГц;
20 — для частот 3 — 30 МГц;
10 — для частот 30 — 50 МГц;
5 — для частот 50 — 300 МГц;
по магнитной составляющей, А/м:
5 — для частот 0.06—1.5 МГц;
0,3 — для частот 30 — 50 МГц,
Средства и методы защиты от устройств, излучающих электромаг-
нитную энергию, разделяют иа три группы: организационные, инже-
нерно-технические и лечебно-профилактические. Организационные ме-
роприятия предусматривают как при проектировании, так и па дейст-
вующих объектах оптимальное взаимное расположение облучающих
и облучаемых объектов, разработку режима труда и отдыха, при ко-
торых возможно снижение до минимума времени нахождения человека-
оператора под облучением и предотвращение попадания их в зоны с вы-
сокой напряженностью. Важным гигиеническим мероприятием явля-
ется создание санитарно-защитных зон вокруг антенных сооружений
различного назначения.
Инфразвук представляет собой механические колебания, распро-
страняющиеся в упругой среде с частотами менее 20 Гц. Инфразвук
влияет на весь организм человека, отражается иа его здоровье и работо-
способности. Борьба с воздействием инфразвука проводится в следую-
щих направлениях: ослабление инфразвука в его источнике, устранение
причин возникновения, изоляция и поглощение инфразвука, установка
глушителей, индивидуальные средства защиты, медицинская про-
филактика.
3. ТРЕБОВАНИЯ К ХИМИЧЕСКИМ ФАКТОРАМ
РАБОЧЕЙ СРЕДЫ
На жизнедеятельность оператора большое влияние оказывает га-
зовый состав воздуха. Обычно исследуют две группы факторов: изме-
нение обычного состава воздуха (кислорода и углекислого газа) и по-
сторонние добавки к нему в результате работы техники.
Благоприятными считаются условия при газовом составе воздуха:-
кислорода 19—20 %, углекислого газа около 1 % . Допустимые значения,
при которых не происходит выраженного снижения работоспособно-
сти, составляют—кислорода 19—18%, углекислого газа 1—2%.
( инжеппе содержания кислорода ниже 16 % и повышение содержания
239
Таблица 106
Предельно допустимые концентрации (ГОСТ 12.1.005 — 76)
Наименование вещества Предельно допустимая концентра- ция, мг/м8 Класс опас- ности Агрегатное состояние, (п — пар, а — аэро- зол ь)
Азота окислы (в пересчете на Л’) 5 2 п
Акролеи н 0,2 2 п
Амилацетат 100 4 п
Аминопласты, фенопласты (пресс- 6 3 а
порош ки)
Аммиак 20 4 п
Анилин 0,1 2 п
Ацетальдегид 5 3 п
Ацетон 200 4 п
Бензин-растворитель (в пересче- 300 4 п
те на С)
Бензин топливный (например, 100 4 п
сланцевый, крекинг в пересчете
на С)
Бензол 5 2 п
Бериллий и его соединения (в пе- 0,001 1 а
ресчете на Be)
Бор фтористый 1 2 п
Бутилацетат 200 4 п
Ванадий и его соединения:
дым пятнокиси ванадия 0,1 1 а
пыль трехокиси н пятнокиси 0,5 2 а
ванадия
Винил хлористый 30 4 п
Гексаметилендиамнн 1 2 п
Гексахлорцнклонексаи (гекса- 0,1 1 п + а
хлоран)
Германий, окись германия 2 3 а
Диметилднкарбоэтоксиэтнлднтио- 0,5 2 п + а
фосфат (карбофос)
Динил (смесь 25 % дифниила и 10 3 п + а
75 J/o днфинилоксида)
Днннтробензол 0,1 2 п + а
Днхлорбензол 20 * 4 п
Дихлорэтан 10 * 2 п
Диэтиламин 30 4 п
Изопрен 40 4 п
Иод 1 2 п
Кадмия окись 0,1 1 а
Капролактам 10 3 а
Керосин (в пересчете на С) 300 4 п
Кобальт металлический и окись 0,5 2 а
кобальта
Ксилол 50 3 п
Марганец 0,3 2 а
Масла минеральные 5 3 п
Медь 1 2 а
Маркаптофос 0,02 1 п + а
Меркуран (смесь этилмеркурхло- 0,005 1 п Ц- а
рнда и изомера гексахлорцнкло-
гексана) (по содержанию ртути
в воздухе)
240
углекислого газа выше 3 % являются недопустимыми и могут привести
и нежелательным последствиям.
Посторонние примеси к воздуху возникают вследствие попадания
в рабочую среду пороховых газов, отработавших газов двигателей,
продуктов испарения и возгонки масел, подгорания и испарения раз-
личных синтетических материалов и т. п.
Предельно допустимые концентрации веществ представлены
в табл. 106, а классификация вредных веществ в табл. 107.
Таблица 107
Классификация вредных веществ (ГОСТ 12.1.007 — 76)
Наименование показателя Нормы для класса опасности
1 2 3 4
Предельно допустимая кон- Менее 0,1 — 1,0 1, 1 — 10,0 Более
центрация вредных веществ 0,1 10,0
в воздухе рабочей зоны, мг/м3
Средняя смертельная доза при Менее 15—150 151 — Более
введении в желудок, мг/кг 15 5 000 5 000
Средняя смертельная доза при Менее 100 — 500 501 — Более
нпнесеиии на кожу, мг/кг 100 2 500 2 500
Средняя смертельная концеи- Менее 500 — 5 001 — Более
1 рация в воздухе, мг/м3 500 5000 50 000 50 000
Коэффициент возможного ин- Более 300 — 30 29 — 3,0 Менее
галяционного отравления 300 3,0
Зона острого действия Менее 6,0—18,0 18,1 — Более
6,0 54,0 54,0
Зона хронического действия Более 10,0 — 5,0 4,9 —2,5 Менее
10,0 2,5
П ромышленная пыль — понятие, определяющее физическое состоя-
ние веществ? — раздробленность его на мельчайшие частицы.
Предельно допустимые концентрации аэрозолей преимущественно
фиброгенного действия приведены в табл. 108.
Важнейшим способом борьбы с неблагоприятным воздействием
на человека химических факторов является соблюдение их предельно
допустимых концентраций в производственных помещениях. Предельно
допустимыми считаются такие максимальные концентрации вредных
веществ, которые при ежедневной работе не могут вызывать у работа-
ющих заболевания или отклонения в состоянии здоровья. Такими кон-
центрациями считаются, например, для аммиака 20 мг/м3, анилина
3 мг/м3, ацетона 200 мг/м3, бензола 5 мг/м3, бензина 100 мг/м3, серной
кислоты 1 мг/м3 и т. д.
Предельно допустимые концентрации являются обязательным
санитарным нормативом, предназначенным для проектирования произ-
водственных зданий, технологических процессов, оборудования и вен-
тиляции, а также для проведения предупредительного и текущего са-
нитарного надзора в производственных условиях и оценки эффектив-
ности оздоровительных мероприятий.
При работе с ядовитыми веществами все большее распространение
’ '.тучают манипуляторы — «механические руки», в точности повторя-
ющие движение рук человека, позволяющие выполнять довольно
’<очные работы и являющиеся одним из средств дистанционного управ-
ления, которое исключает непосредственный контакт работника с вред-
ными веществами.
241
Т аблнца 108
Предельно допустимые концентрации аэрозолей
преимущественно фиброгенного действия
Наименование вещества Пределыю- допустимая коп центра - цня, мг/м3 Кл ясс опас • ностп
Алюминат лантана 6 4
Алюминии п его сплавы (в пересчете на А1) 2 4
Алюминия нитрид 6 4
Алюминия окись (в том числе с примесью дву- 2 4
окиси кремния) в виде аэрозоля конденсации Алюминия окись (электрокорунд) в смеси 4 4
со сплавом никеля до 15 % Аэросил, модифицированный бутиловым спир- том (бутосил) Алюминия окись в виде аэрозоля дезинтегра- 1 3
6 4
ции (глинозем, электрокорунд, монокорунд) Аэросил, модифицированный ди метилдихлор- 1 3
силаном Барит 6 4
Бора карбид 6 4
Бора нитрид гексагональный 6 4
Бора нитрид кубический 6 4
Вольфрама силицид 6 4
Вольфрамокобальтовые сплавы в смеси с алма- 4 4
зом до 5 % Датолитовая руда 2 4
Датолитовый концентрат 4 4
Доломит 6 4
Дистенсиллиманнт 6 4
Диатомит 1 3
Железа окись с примесью окислов марганца 6 4
До 3 % Железа окись с примесью фтористых или 4 4
3 — 6 % марганцевых соединений Железный и никелевый агломераты 4 4
Зерновая пыль (вне зависимости от содержа- 4 4
ния двуокиси кремния) Зола горючих сланцев 4 4
Известняк 6 4
Кремнеземсодержащие пыли: кремния двуокись кристаллическая: кварц, кристобалит, тридимит при содержании ее в пыли свыше 70 % (кварцит, динас и др.) кремния двуокись аморфная в виде аэрозоля 1 2 3 4
конденсации при содержании ее в пыли от 10 до 70 % кремния двуокись аморфная в виде аэрозоля 1 3
конденсации при содержании ее в пыли 70 % (возгоны электротермического произ- водства кремния и кремнистых ферроспла- вов, аэроенл — 175, аэросил — 300 и др.) кремния двуокись аморфная в смеси с окис- 1 3
ламп марганца в виде аэрозоля конденса- ции с содержанием каждого не более 10 % кремния двуокись кристаллическая при со- 2 4
держании ее в пыли 10 — 70 % (гранит шамот, слюда-сырец, углеродная пыль и др.) кремния двуокись кристаллическая при со- держании ее в пыли 2—10 % (горючие ку- керситные сланцы, медио-сульфидные руды, углепородиая и угольная пыль, глина и др.) КремнемедннстыЙ сплав 4 4 4 4
Кремния карбид 6 4
242
Проникновению в воздушную среду токсических паров, газов и
Hi.i.iH в значительной мере препятствует герметизация оборудования,
< :< .личных емкостей » трубопроводов. В тех случаях, когда герметп-
бцп:! невозможна и неизбежен контакт испаряющихся вредных жидко-
стей с воздушной средой, следует использовать специальные защитные
поверхности — пленки. Плавая па новер.хпости жидкости, они предо-
i вращают нежелательные испарения.
Наиболее постоянным компонентом всех примесей является окись
углерода. Первые признаки отравления окисью углерода проявляются
в головной боли, чувстве давления в голове, пульсации в висках,
। оловокруженни, спутанности сознания, вялости, слабости в ногах,
нарушении координации движений, тошноте, рвоте. Появляется оды-
шка, сердцебиение, покраснение лица. Однако еще до появления этих
признаков наблюдаются также изменения со стороны некоторых психи-
ческих функций,в первую очередь внимания и памяти. Снижается точ-
ность движений и темп выполнения сложных координированных ак-
тов.
Изменения подобного рода возникают, если концентрация в воз-
духе вредных веществ при длительном пребывании человека достигает
величины 0,03 мг/л. При кратковременных воздействиях до одной ми-
нуты концентрация вредных веществ в воздухе может быть повышена
до 1,5 мг/л.
Приведенные цифры относятся к человеку, находящемуся в ком-
фортных температурных условиях и не выполняющему тяжелой физи-
ческой работы. При высоких температурах токсическое действие резко
возрастает.
ГЛАВА 5
ИНЖЕНЕРНО-ПСИХОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ
ПРОЕКТИРОВАНИЯ СИСТЕМ
«ЧЕЛОВЕК—МАШИНА»
1. ОБЩИЕ ПОНЯТИЯ
Смысл и существо процесса проектирования заключается в ряде
последовательных приближений, содержащих непрерывную проверку
соответствия результатов разработки поставленным требованиям.
Процесс проектирования в этом смысле представляет собой структуру
с обратной связью.
Сейчас существует разрыв между подходами к описанию психоло-
гических характеристик человека и функционированию машины, обу-
словленный спецификой методов исследования в психологии и технике.
Создание СЧА! требует единого подхода к этой системе как целому
и единого языка для ее описания. До настоящего времени расчету и
проектированию подлежит только одна подсистема — объект управле-
ния. Одной из основных причин этого является отсутствие хорошо обос-
нованных принципов моделирования деятельности человека-оператора.
Целью инженерно-психологического проектирования. (ИПП) явля-
ется описание деятельности оператора в единстве с анализом СЧМ,
выявление ограничений, накладываемых объектом управления на дея-
тельность человека, а также требований к выбору параметров объек-
та управления, определяемых деятельностью человека-оператора.
Однако до настоящего времени еще крайне мало разработаны кон-
кретные методы проектирования СЧМ. При разработке конкретных
методов инженерно-психологического проектирования возникает ряд
нерешенных проблем. Отметим некоторые из них:
создание единого подхода к описанию функционирования техни-
ческой части системы и деятельности человека-оператора;
учет индивидуальных психофизиологических характеристик дея-
тельности человека-оператора;
учет динамики характеристик деятельности в процессе обучения
и отбора операторов с характеристиками, необходимыми для работы
на конкретном объекте управления;
учет изменений функциональных состояний человека-оператора.
Решение этих проблем является необходимой составной частью
системного проектирования деятельности человека-оператора.
Методологические п методические трудности, а также специфика
включения ИПП в проектирование СЧМ заключаются в следующем.
В процессе проектирования человек-оператор не гложет быть при-
равнен ни к одному сложному техническому блоку и «рассчитан» от-
дельно или параллельно с другими частями системы. В отличие от лю-
бого технического блока деятельность человека, которая будет включена
в систему, пе является полностью проектируемым элементом, т. е.
большая часть его профессиональных характеристик формируется не
в процессе проектирования, а в процессе его жизни и трудовой деятель-
ности. Некоторая корректировка необходимых характеристик воз-
можна лишь в пределах профессионального отбора и обучения.
244
Признание человека субъектом труда требует изменения прин-
ципов проектирования. Не человек накладывает ограничения на функ-
ционирование СЧМ, а степень соответствия орудий труда возможностям
и требованиям человека определяет эффективность и надежность выпол-
нения оператором поставленных перед СЧМ задач. Таким образом, ИПП
заключается не столько в «учете человеческого фактора» и «подгонке»
н'хники к функциональным возможностям человека, сколько в решении
двух задач: проектирования операторской деятельности и тга этой
основе проектирования технической части системы.
В подавляющем большинстве случаев машина имеет лишь два со-
стояния: рабочее и нерабочее (функционирование и отказ), в то время
как любой психофизиологический параметр человека имеет градуаль-
ный ряд переходных состояний. В этой связи необходимо определить
ту качественную и количественную границу, которая разделяет эффек-
тивную деятельность человека-оператора и срыв деятельности, приводя-
щий к отказу СЧМ. Необходимо проектировать деятельность и условия
труда, обеспечивающие оператору функциональный комфорт, а всей
СЧА!—максимальную эффективность. Поэтому проектирование СЧМ
должно включать проектирование системы и средств контроля функцио-
нального состояния оператора, а также системы направленного воз-
действия иа человека-оператора.
Современные наука и технология, позволяющие автоматизировать
процессы управления СЧМ, привели к проблеме перераспределения
функций между людьми: оператором и проектировщиком системы.
Анализ функционирования современных систем показывает, что не вся-
кая автоматизация функций оператора приводит к увеличению эффек-
тивности и надежности СЧМ.
2. ЧЕЛОВЕК КАК КОМПОНЕНТ СИСТЕМЫ
И ПРОЦЕСС ПРОЕКТИРОВАНИЯ СЧМ
Предэскизное проектирование любой системы состоит из трех
основных этапов: 1) разработки концепции системы; 2) распределения
подзадач между ее основными элементами; 3) установления связей
между компонентами системы.
Это этапы, на которых учет человеческих факторов имеет особое
влияние на проектирование СЧМ.
1. Перед принятием каких-либо проектных решений требуется
определить систему, т. е. сформулировать назначение системы, пере-
числить все задачи, которые с той или иной вероятностью придется
ей выполнять. Следует позаботиться о том, чтобы были учтены все
возможные условия работы; должны быть указаны критерии эффек-
тивности системы. Кроме того, описание системы должно быть ориенти-
ровано на ее полный жизненный цикл. Эта часть учитывает такие
фазы, как поставка и распаковка оборудования, подготовка операторов,
обеспечение их инструкциями по эксплуатации и даже расформирова-
ние или переоборудование системы. Должны учитываться чрезвычайные
ситуации и Другие редкие варианты использования системы.
2. После того, как определено назначение системы, инженеру-
проектировщику предстоит принять решение о том, какие из подзадач
системы будут выполняться ее различными составными элементами.
Кипе факторы, как стоимость, источники снабжения, наличие компо-
нентов, влияют на выбор вариантов проекта. При этом следует учиты-
вать, что не существует неисчерпаемого источника людских ресурсов,
и затраты на их набор и обучение — вопрос ие второстепенный. Дру-
245
гос чисто эмпирическое правило заключается в том, что распределение
различных ни’ ,а,тач системы межчу разного рода компонентами дол-
жно осущесгиляться непосредственно для каждой системно-проектиро-
вочной проб, 1СМЫ
Помимо названных существует еще один очень важный критерий
выбора компонентов: добиться от каждого из них максимальной эф-
фективности в достпткеиии общей цели системы.
Наконец, характеристики компонентов системы не только опреде-
ляют, может ли быть использован тот или иной компонент для выпол-
нения подзадач системы, но и указывают пути установления связей
между компонентами.
3. Связи в системе являются путями передачи энергии или инфор-
мации от одного компонента к другому. Связи в СЧМ делятся на два
основных класса: связи индикации и связи управления. Проектирова-
нию таких связей между человеком и машиной следует уделять не меньше
внимания, чем уделяется проектированию связей между компонентами
объекта управления. По традиции задача включения человека в систему
всегда решалась последней, в результате чего эффективность системы
не была наилучшей. Оптимизация связей между человеческими и машин-
ными компонентами системы составляет одну из основных задач ИПП.
3. ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ УЧЕТА
ИНЖЕНЕРНО-ПСИХОЛОГИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ
В настоящее время в практике создания СЧМ сложился определен-
ный порядок разработки, характеризующийся следующей этапностью
работ (но стандарту ЕСКД): разработка технического задания и пред-
ложения эскизного проекта, технического проекта; разработка, вы-
пуск и корректировка конструкторской (рабочей) документации, вклю-
чая этапы испытаний. Этот порядок закреплен организационно и юри-
дически в ГОСТ ЕСКД.
На этапе разработки и согласования ТЗ основными исходными
материалами для составления ТЗ иа любую систему являются:
результаты анализа эксплуатации систем-предшественников;
сведения по общему, техническому развитию головной и взаи-
модействующих отраслей промышленности.
Из этих же материалов получают сведения о принципиальной необ-
ходимости и возможности участия человека в работе системы; об ос-
новных видах работы, которые могут и должны быть возложены на чело-
века; условиях и факторах, которые могут воздействовать иа человека
в процессе обслуживания СЧМ; ограничениях, накладываемых на воз-
можности человека при эксплуатации системы.
Анализ этих сведений позволяет предусмотреть в ТЗ пункты,
обусловливающие возможность работы человека в экстремальных усло-
виях эксплуатации системы. Как правило, они связаны с определением
времени непрерывной работы человека, характера воздействия факто-
ров рабочей среды, допустимой нагрузкой на психические и физиологи-
ческие функции в различных режимах (в том числе и аварийных) эк-
сплуатации системы п т. д.
Следует иметь в виду, что даже полностью автоматическая система
в некоторых случаях превращается в СЧМ (например, при контроле
функционирования, ремонте и т. п.) или взаимодействует с другими
СЧМ, поэтому инженерно-психологический раздел в той или иной мере
должен присутствовать даже при разработке автоматов.
246
На этапе разработки технического предложения начинается поиск
, снкретпых решений и их детализация в соответствии с общим замыс-
лом конструктора. В результате должны быть определены задачи, ре-
1;;.кт>ые системой, с учетом ограничений п требований, накладываемых
хыюниямп конкретного использования системы; перечни факторов
баоочсп среды, влияющих па работу человека и всей системы, возмож-
L юги каждого элемента системы для решения стоящих перед ннм задач;
осуществлен выбор этих элементов.
Исходным материалом для работы на этом этапе должны быть тре-
бования, входящие в ТЗ на систему, отчетные материалы по эксплуата-
ции аналогичных объектов, созданных ранее, данные, полученные при
проведении перспективных НИР, общий замысел конструктора по
структуре системы или принципа использования человека в ее составе.
Результатом этой работы должны быть данные, которые показы-
ваю; принципиальные возможности допускаемых вариантов решений,
определяющих число операторов для обслуживания объекта, общие
рекомендации по распределению функций между операторами.
На этапе разработки эскизного проекта принимается решение о
задачах человека при обслуживании систем, определяются характер
деятельности человека и примерные алгоритмы работы оператора.
В результате анализа функций, выполняемых системой, для выбора
принципиальных решений разрабатываются перечень факторов рабочей
среды и нормативы по этим факторам; рекомендации по выбору путей
и средств обеспечения жизнедеятельности, средств защиты от действия
неблагоприятных факторов рабочей среды, а также рекомендации по
чбщим требованиям к компоновке РМ (исходя из антропометрических
данных, требований к позе, рабочему полю и т. д.); принципы построе-
ния информационной модели (какую информацию следует выдавать
оператору, в каком виде, какая информация должна поступать от опе-
ратора н т. д.); определяется число операторов и порядок их взаимо-
действий.
Основная форма работы па этапе эскизного проекта — проведение
анализа и обобщение уже имеющихся данных.
Этапы разработки технического проекта и разработки конструк-
торских документов для изготовления опытного образца с точки зрения
'.чета инженерно-психологических факторов имеют одни и те же задачи
и формы работы, поэтому их можно в этом плане объединить в одни.
Эго последний этап, па котором метод свободного поиска еще
допустим. На всех последующих этапах возможна лишь корректировка
принятых решений. Это обусловлено главным образом тем,что проекти-
руемый объект уже закрепляется как система с тесно увязанными
между собой элементами и изменение одного из них, как правило, при-
водит к необходимости изменения многих других.
На этом этапе основной задачей является отработка конкретных
решений по отдельным элементам технического объекта, с которым будет
взаимодействовать человек. Здесь разрабатываются детальные схемы
структуры деятельности операторов, оценивается их временная за-
грузка, напряженность работы, уточняются и конкретизируются
па основе общих принципов состав и организация информационных
моделей, решаются частные задачи конструирования РМ и т. д.
Особенность этого этапа — на нем может происходить и коррек-
ция тех решений, которые были выработаны иа первом и втором эта-
нах. Как правило, не все рекомендации могут быть полностью выпол-
нены, часть технических решений в силу различных обстоятельств может
противоречить требованиям инженерной психологии. Поэтому в таких
247
случаях необходимо находить компромиссные решения с оценкой воз-
можного снижения эффективности системы из-за неучета тех или иных
факторов.
На этапе изготовления опытного образца проводится оценка и
коррекция принятых ранее решении и определяется психологическая
цена работы операторов.
На этом этапе необходим контроль состояния оператора как по
выходным показателям эффективности, так и по другим характеристи-
кам функционального состояния человека. Этот контроль направлен
в основном на оценку приемлемости решения ряда частных задач.
Результаты работы на этом этапе позволяют получить данные для
последующих рекомендаций по организации психофизиологического
отбора и подготовки операторов, режима труда и некоторых форм со-
циального обеспечения операторов (на основании выводов о степени
тяжести труда и вредности профессии).
Основной задачей инженерных психологов на этапах заводских
и последующих испытаний является окончательное определение режи-
мов работы операторов, внесение частных коррекций, связанных
с осуществлением полной комплектации объекта, и определение требо-
ваний по ряду общих коррекций, обусловленных выявленными при ис-
пытаниях недостатками.
Одной из серьезных проблем, стоящих на этом этапе, является оп-
ределение программ и методов испытаний, которые должны предусма-
тривать не только наиболее частые режимы эксплуатации, но и менее
вероятные, например, аварийные.
На этом этапе необходима коррекция первичных конструкторских
документов и отработка конструкторских документов серийного про-
изводства.
В ряде случаев для некоторых систем проводится эксплуатационная
оценка, которая выполняется комиссией в процессе опытной эксплуата-
ции или иа основе выборочной проверки и изучения рекламационных
материалов. При этом собираются сведения об ошибках операторов в про-
цессе работы и неудачных решениях, допущенных при разработке си-
стемы, и подготавливается справка—доклад по обоснованию ТЗ на
модернизацию СЧМ.
4. ЕДИНЫЙ ПОДХОД К ВЫБОРУ
ПРОЕКТНЫХ ПАРАМЕТРОВ ОБЪЕКТА УПРАВЛЕНИЯ
И ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ЧЕЛОВЕКА
Для проектирования СЧМ необходимо учитывать антропометри-
ческие характеристики человека, определяющие рабочее простран-
ство и зоны досягаемости, показатели восприятия и обработки инфор-
мации человеком, показатели моторных действий, степень обученности
оператора, его физиологические и психологические потребности,
чувствительность к физической и социальной среде, индивидуаль-
ные различия и т. д. Все эти характеристики так или иначе влияют на
эффективность системы и на напряженность работы человека, которую
часто определяют как психофизиологическую цену за деятельность.
Для проектирования необходима разработка критериев оценки
эффективности функционирования СЧМ. Существует достаточно много
критериев, например масса, габаритные размеры, надежность, точность,
стоимость, энергопотребление и т. д. СЧМ включают два основных
элемента: человека-оператора (или группу операторов) и техническую
248
подсистему. Критерии оценки таких систем должны содержать пока-
затели, характеризующие его части как единую «человеко-машинную»
систему. Причем каждый из критериев, как правило, является ценным
лишь для конкретных условий деятельности человека-оператора. Не
существует единого и универсального критерия, одинаково информатив-
ного для различных аспектов деятельности.
Рассмотрим наиболее часто употребляемый для оценки и проекти-
рования систем точностной критерий. Известно, что любая система
создается для некоторой совокупности люден, что определяет разброс
параметров от человека к человеку. Границы разбросов этой совокуп-
ности задаются тактико-техническими требованиями, они определяют
точность работы человека в данной системе. Таким образом, примени-
тельно к проектированию СЧМ под функциональным разбросом харак-
теристик человека-оператора понимается разброс, обусловленный нали-
чием большой совокупности людей, которые должны эксплуатировать
данную систему, и изменениями функционального состояния каждого
опер атора.
Элементы технической части системы всегда изготовляют с опреде-
ленными допусками, обусловленными неизбежными технологическими
погрешностями производства, которые носят случайный характер.
К тому же параметры системы имеют тенденцию к изменению во времени
(старению и т. п.) под действием внешних факторов (радиации, влаж-
ности, температуры и т. д.). Поэтому характеристики системы в целом
случайны и любая СЧМ является стохастической (рис. 94).
Любую систему со случайным разбросом параметров можно пред-
ставить в двух видах: дифференциальными уравнениями со случай-
ными параметрами и соответствующей структурной схемой.
Эти два вида представления системы со случайными параметрами
охватывают практически все встречающиеся случаи. Систему со слу-
чайным разбросом параметров можно представить как систему с пара-
зитными положительными обратными связями, обусловленными именно
случайными изменениями параметров. Наличие паразитных положи-
тельных обратных связей существенно ухудшает качество функциони-
рования системы, причем степень их влияния проявляется тем значитель-
ней, чем больше случайный разброс параметров у системы.
Существуют области значений случайных изменений параметров,
при которых система в целом становится неработоспособной. Примени-
тельно к СЧМ случайные изменения функциональных характеристик
чсловека-онератора, обусловленные, например, его недостаточной
профессиональной подготовкой, приводят к тому, что человек-оператор
249
пе может управлять даже самой совершенной системой Однако кап бы
пн был хорошо подготовлен опериюр ес.л;> 1ехпьче<кая часть
cueIемы выполнена бе? согласования с (рунkhiioioi.'ii,:iымь хар.шле-
риетикамн человека, система также в целом становится неработо-
способной.
Анализ точност и наиболее часто встречающихся иа практике струк-
турных схем, описывающих полуавтоматическую систему с наличием
разброса параметров, позволяет решать задачу определения единых
требований к разбросу параметров машины и функциональных харак-
теристик человека-оператора. Решение этой задачи определяет допусти-
мый разброс параметров технической части системы и допустимый раз-
брос функциональных характеристик человека ио заданным тактико-
техническим требованиям, предъявляемым к создаваемой системе.
При этом допустимый разброс функциональных характеристик человека-
оператора определяет границы области таких показателей, обладая
которыми совокупность операторов пригодна к работе на данной системе.
Если разброс функциональных характеристик человека, обусловленный
уровнем его профессиональной подготовки, функциональным состоя-
нием и т. д., не выходит за границы допустимой области, то данного
оператора следует считать пригодным к работе с системой. Если раз-
брос функциональных характеристик в силу каких-то обстоятельств
выходит за границу допустимой области, человек-оператор ие удовлет-
воряет требованиям данной деятельности в системе.
Однако эти требования формируются, когда система еже создана.
При создании системы необходимо учитывать функциональные харак-
теристики человека-оператора, причем не одного, а всей совокупности,
которая будет эксплуатировать данную систему. Необходимо сформу-
лировать требования к системе с точки зрения психофизиологических
характеристик cobokj ипости операторов.
Ранняя стадия проектирования системы характеризуется тем, что
нет ив объекта управления, ни совокупности операторов, деятельность
которых необходимо проектировать. Поэтому необходимо построить
возможные в данной СЧМ модели деятельности.
Однако не только деятельность человека определяет провесе уп-
равлении. Класс объекта управления, его параметры п условия работы
оказывают влияние на деятельность оператора.
Как правило, тактико-технические требования определяют допу-
стимый разброс фазовой координаты системы. Естественно, что чувст-
вительность фазовой координаты к изменению различных параметрон
системы не одинакова. Разброс одних параметров приводит к значитель-
ному изменению выходной фазовой координаты, разброс других — по-
чти пе сказывается на выходной характеристике системы.
Рассматривая конкретную СЧМ как систему со случайными пара-
метрами п необходимые для ее работы функциональные характеристики
человека-оператора, так же как случайные, можно по заданным тактико-
техническим требованиям ко всей СЧМ определить область допустимого
разброса функциональных характеристик человека.
Выбор границ разброса параметров объекта управления и функцио-
нальных характеристик операторов можно осуществить, если справед-
ливо допущение о независимости дисперсий разброса каждого параметра
и линейности его относительно целевого параметра:
т
У} а;сф <
(=1
250
i;:( m— общее число рассматриваемых параметров; i — номер пара-
...I'.l'ii; а/ — весовой коэффициент, определяющий влияния параметра
,эффективность СЧМ; а'— дисперсия <-го параметра; о"х — допу-
ашмое значение дисперсии целевого параметра, определяемого тактико-
техническими требованиями.
Задача оптимизации разброса параметров объекта управления и
евкциональных характеристик операторов сводится к определению
всех 0, обращающих в минимум некоторую функцию стоимости:
н)
1—1
при выполнении приведенных выше условий.
Функция стоимости разброса технической части системы убывает
с ростом границ разброса параметра. Функцию стоимости разброса пара-
метра характеристик деятельности оператора можно интерпретировать
стоимостью обучения человека-оператора для достижения заданного
значения параметров. При этом дисперсия этих параметров по совокуп-
ности обученных операторов падает. В этом случае вводят понятие стои-
мости дисперсии разброса параметров относительно заданного значения
для совокупности операторов. При этом точка, определяющая опти-
мальный набор разброса параметров
(ffl опт’ Ст2 опт’ ’ ’ ‘ ’ ап опт),
будет лежать на границе области, определяемой par/1 г': ( м
п
У, ар] = (40)
i=1
и будет являться точкой условного экстремума функции £ при условии
(40).
Таким образом, задача может быть решена методом неопределенных
множителей Лагранжа.
Однако условие (40) на практике может выполняться лишь в не-
которых частных случаях.
Очевидно, для выбора поля разброса параметра следует найти
связь между дисперсией внутренних параметров СЧМ и дисперсией
целевой функции. Исходя из тактико-технических требовании к системе,
за целевую функцию принимают разброс выходной величины системы.
Если задан допустимый разброс выходной величины по математическому
ожиданию и дисперсии, а также функция стоимости дисперсии па-
раметров системы, можно найти допустимый разброс параметров си-
стемы. Очевидно, что требование, которое следует предъявлять к сово-
купности систем при исследовании точности, заключается в том, что
среднее значение выходной величины совокупности должно удовлет-
ворять заданной точности, а осредиенный разброс относительно матема-
тического ожидания не должен превышать заданной величины.
Итак, точность совокупности систем оценивают по отклонению
среднего значения выходных величин от номинала и разбросу выход-
ной величины отдельных систем относительно среднего значения со-
вокупности.
На схеме, приведенной на рис. 95, отражен анализ точности сис-
темы (см. рис. 94) и построены зависимости тактико-технических тре-
251
Рис. 95. Номограмма для определения
разброса характеристик человека и ма-
шины
бований системы по математи-
ческому ожиданию, дисперсии
и стоимостным критериям с
учетом разброса параметров
технической части и разброса
функциональных характеристик
операторов. С помощью полу-
ченной номограммы можно
определить характеристики точ-
ности выходного сигнала си-
стемы в зависимости от изме-
нения параметров объекта упра-
вления и характеристик опера-
тора, что позволяет оценить
долю погрешности, вносимую
в ошибку выходного сигнала
системы как в результате функ-
ционирования человека-опера-
тора, так и в результате раз-
броса параметров любого из
элементов технической части
системы.
Это дает возможность производить синтез системы по заданным
тактико-техническим требованиям. В частности, по заданным точ-
ностным характеристикам выходного сигнала системы назначать до-
пуск на разброс параметров любого элемента системы. Назначение до-
пуска на разброс функциональных характеристик элемента системы
помимо соображений производственного, технологического характера
должно базироваться и на экономической целесообразности.
На основании анализа статистических данных производства си-
стем и данных о подготовке высококвалифицированных операторов
можно получить аналитические выражения стоимости изготовления
элементов системы (и всей системы) в зависимости от точности изго-
товления и характеристик затрат на подготовку оператора, от требова-
ний квалификации. Эти зависимости называются функциями стоимости.
Нанесение функций стоимости на номограмму определяет ограничения,
накладываемые экономическими соображениями на создание системы.
Основной математической моделью исследования подобных систем
является анализ н синтез систем со случайными параметрами.
5. МЕТОДЫ АНАЛИЗА СИСТЕМ
СО СЛУЧАЙНЫМИ ПАРАМЕТРАМИ
Анализ и синтез систем, подвергающихся воздействию случайных
возмущений и имеющих случайные параметры, представляет собой одну
из наиболее сложных областей современной теории управления. Вме-
сте с тем, эта область исследований в практическом отношении очень
важна, так как класс задач, охватываемый системами со случайными
параметрами, достаточно велик. Наличие производственных допусков
у совокупности систем, объединенных одним проектом; изменение пара-
метров систем при ее длительном хранении; изменение внешних условий
эксплуатации (заранее не предсказуемых), приводящее к изменению
параметров системы во время ее работы, — все это обусловливает выбор
математической модели систем со случайными параметрами.
252
Система со случайными параметрами линейна относительно вход-
ного воздействия в каждый момент времени. Однако относительно слу-
чайных параметров, входящих в систему мультипликативно, ее следует
рассматривать как стохастически нелинейную.
Сложность анализа и синтеза таких систем заключается в том,
что до сих пор не создана общая теория нелинейных преобразований.
Все известные методы решают ограниченный круг задач. Остановимся
па наиболее известных из них.
Метод Монте-Карло может быть использован применительно
к любым системам, причем принципиальная сложность метода не за-
висит от сложности самой системы.
Метод заключается в числовом интегрировании дифференциальных
уравнений для различных случайных параметров, подчиняющихся за-
данному закону распределения. Результаты обрабатываются извест-
ными методами статистики.
Недостаток метода заключается в практической невозможности
учета влияния отдельных параметров системы, а также увеличении
объема вычислений с. возрастанием порядка системы и числа случайных
составляющих. По этой причине применение метода для решения систем
с большим числом случайных параметров представляется весьма затру-
днительным даже с применением современных цифровых ЭВМ.
Наиболее точно и полно системы со случайными параметрами пред-
ставляются решением уравнения Колмогорова—Фоккера—Планка.
Решение позволяет получить закон распределения на выходе си-
стемы со случайными параметрами, однако параметры системы должны
быть описаны марковскими случайными процессами. Марковские слу-
чайные процессы характеризуются тем, что вероятность появления
повой координаты не зависит от предыстории движения системы, а
зависит только от координаты рассматриваемого момента времени.
Реальные системы автоматического управления, как правило, инер-
ционны, поэтому вероятность появления новой координаты зависит
от координат предшествующего момента времени н тем сильнее, чем
больше инерционность системы.
Аппроксимация реальных процессов марковскими является до-
вольно сложной самостоятельной задачей, а зачастую представляется
невозможной.
На практике часто стремятся избежать прямого учета случайных
функций, заменяя их всевозможными разгожениями по неслучайным
функциям.
В этих разложениях случайными оказываются лишь коэффициенты,
не зависящие от аргументов случайной функции.
Такое представление всегда приближенно, так как в реальных
случаях приходится ограничиваться конечным числом членов разло-
жения случайной функции.
Известным вариантом такого разложения является каноническое
разложение, когда случайная функция х (/) представляется в виде
00
1 = 1
где ф; (/) — детерминированная координатная функция; Vt- —слу-
чайные попарно некоррелированные коэффициенты.
В. С. Пугачевым разработаны методы, позволяющие определять
статистические характеристики на выходе системы с теми же случайными
коэффициентами н координатными функциями, что и па входе.
253
Мени<) пнепсплешппых т.нци<еинй предназначен для приближенного
определения в<тоятп<х.тиых характеристик выходных координат не-
линейных систем.
Сущность метода сводится к тому, что вместо случайных реализаций
параметров ст,, используемых и метоле статистических испытаний, за-
ранее рассчитываются исслтчайные величины £1S (i — 1, 2, tn);
(s --- I, 2. Л), называемые эквивалентными возмущеньями.
Эквивалентные возмущения tis вводятся па соответствующие входы
исследуемой нелинейной системы, при этом путем вычислении или мо-
делирования определяются некоторые значения х выходной коорди-
наты х. Из величин xs формируются искомые вероятностные характе-
ристики координаты х.
Пусть динамика исследуемой системы описывается уравнениями:
-того = /1 Л, х2, . . хп; «j, а2, . . ат; t);
.............................................. (42)
dx^ .
= fn (и- -’то • • хп; alt а2, . ат; t),
где a-i — случайные параметры, не зависящие от времени и коорди-
нат х;. Не нарушая общности, можно полагать Л1 (о^) = 0 (/ = 1, 2, ...
т}.
Предположим также, что для параметров а;- существуют и изве-
стны моменты связи
Ц/k = Л1 [а/*] (/ = 1, 2, . . т; k = 1, 2, . . q).
Решения системы уравнений являются некоторыми функциями вре-
мени I и случайных величии а,:
X = ср (ф а3, а2, . . а,„).
Предположим, что функция ср может быть разложена в ряд Мак-
лорена сю величинам а,-.
Ограничиваясь членами q степени и опуская остаточный член раз-
ложения, получим
•’с — фо + /г| П [ (рад е)а /o'7''1’ ’’
/ТО1 1 /—1
где ср0 = cj'(/, 0, 0, 0) — номинальная функция.
Найдем математическое ожидание от решения:
q hm
и m=ф.+£ 4гп Ё G„„ а'ф 1 .............................1‘- <«>
fc=l 1 /=1
Если производить дальнейшие вычисления по этой формуле, то
возникают трудности, связанные с необходимостью определения част-
ных производных:
/ сУ'ср \
\ oe/.j . , , detjyQ
Метод эквивалентных возмущений позволяет избежать эти труд-
ности.
254
Подставим в выражение для х частные значения 5/(р параметров c/.j
п проведем разложение функции х = (р по этим параметрам. Тогда
логично равенству для х получим
д h гп
=||'» + 2 тг П 2 (а-/. os)
/г=1 1 /Ы
[величины ijhs называются эквивалентными возмущениями, Вы-
1'ерем /V различных комбинации эквивалентных возмущении
«/А-Ф (<Р = 1, 2, . . Л’)
и подставим их в равенство для х. Получим N равенств для xs.
Умножая обе части этих равенств иа некоторые, пока еще не оп-
ределенные коэффициенты ks = (s = 1, 2, .... Л'), и суммируя полу-
ченные равенства почленно, найдем
N N q k
S = Zj ksXs = <₽0Sks + ~kV П x
S —1 S=1 *=1 1
m N
x S ). s «»............................tif <«>
/=1 S=1
Сопоставив полученное равенство с выражением для математиче-
ского ожидания, приходим к выводу, что сумма S будет приближенно
равна математическому ожиданию выходной координаты системы,
если ks и §;-£S удовлетворяют следующей системе алгебраических
уравнений:
,V N
У| “ 1> У I ^S^/lS, • • •> S//;S = Н/1> • • •> )1/4> (47)
!1 S~1
Тогда
N
S=2 ksxs = Л4 [X].
S=1
Величину xs вычисляют путем решения исходной системы уравне-
ний при подстановке в эту систему соответствующих эквивалентных
возмущений вместо случайных параметров а;-. Таким образом,
придется выполнить N решений системы, каждый раз подставляя
новые значения E^s параметров а;-. С помощью такого приема можно
избежать вычисления производных
dk<p \
бад . . . dajkJo’
к-.м самым существенно снизить трудоемкость вычислительных работ.
Показано, что для
N = ^n+Q,
'де т — число учитываемых случайных величии; q — степень аппрок-
симирующего полинома, системы алгебраических уравнений имеют
действительное решение.
Для определения центральных моментов высших порядков дос-
таточно найти соответствующие начальные моменты
Начальный момент порядка р величины х обозначим
vP = М 1хр ]
хр = <р₽ (Z, а1; . . а,п) = -ф (Z, aL, , . ат).
Относительно функции ф полностью остаются в силе все рассу-
ждения, которые были проведены для функции ф. Поэтому, разлагая
функцию ф в ряд Маклорена по и переходя к математическим ожида-
ниям, получим выражение
N
vp=M [хр] = 2 ksxp. (48)
si
Следовательно, для определения момента vp достаточно вычислить
р степени ранее найденных решений xs.
Метод эквивалентных возмущений оказывается простым и эконо-
мичным с точки зрения объема вычислительной работы только для не-
больших чисел т и q.
При большом числе случайных параметров, влияющих на динамику
системы, оказывается более целесообразным использование метода ста-
тистического моделирования. Объем вычислений при реализации метода
резко возрастает при уточнении гипотезы о степени q полинома, ап-
проксимирующего зависимость исследуемой координаты X системы
от случайных параметров а,.
Сложность реализации метода эквивалентных возмущений воз-
растает также при учете связей, существующих между случайными
параметрами, а также за счет неоднородности законов их распреде-
ления, Поэтому при выводе расчетных формул для определения веро-
ятностных характеристик координаты X целесообразно предварительно
преобразовать системы случайных величин .......ат к системе не-
зависимых величин Pi, ..., подчиненных заданному закону рас-
пределения, одинаковому для всех.
Интерполяционный метод анализа нелинейных систем со случай-
ными параметрами предложен для приближенного вычисления стати-
стических характеристик. Исходная система интегрируется определен-
ное число раз при фиксированных значениях случайных параметров
(в узлах интерполирования), определяемых законами распределения
параметров. Метод дает возможность определять моменты любых по-
рядков, а также законы распределения фазовых координат системы
в любой момент времени.
Интерполяционный метод является весьма эффективным для ре-
шения задач точности стохастических систем автоматического управ-
ления, однако для сложных многопараметрических систем метод тре-
(ует значительного объема вычислений, приближаясь в этом смысле
к методу Монте—Карло. Кроме того, метод имеет недостаток, свойст-
венный всем машинным методам, — нельзя достаточно просто выя-
вить влияние каждого параметра в отдельности на статистические ха-
рактеристики фазовых координат системы.
В настоящее время широкое распространение получили методы
«теории чувствительности» и метод статистической линеаризации.
Теория чувствительности применима, если динамику' системы мо-
жно разделить па два движения, одно из которых вызвано номиналь-
256
-.-мп параметрами системы, второе — погрешностями. При разделении
,ш-кеппя иа основное и добавочное вводится предположение о малости
.•баночного движения. При этом использование свойств малости зак-
.-очаегся в том, что в уравнениях дополнительного движения прене-
брегают членами второго порядка малости по сравнению с членами
i.cpBoro порядка.
Исследуемая система линейна относительно ошибок. Из линейно-
c. и следует принцип независимости действия ошибок, т. е. возможность
рассмотрения действия каждой ошибки отдельно, считая все остальные
' тементы выполненными идеально точно. Если 'MJ — ошибка выходного
стала, возникающая вследствие погрешности Д<7г- в параметре qt,
о имеет место соотношение
/ <5гр \
ДЕ= Е - Ас/£-,
\ (Mi /О
(49)
, е. для вычисления ошибки выходного сигнала, вызванной первичной
грешностью &qi, необходим способ определения частной производ-
-и (—I —функции передачипо параметру </., входящей коэф-
\ oqi /о
.щиентом влияния этой погрешности.
Известно большое число эксперт читальных и теоретических при-
дав определения функций чувствительности, а также установлена
;-зь между функциями чувствительности и структурными свойствами
чстсмы.
Метой статистической линеаризации основан на возможности
мены нелинейных звеньев некоторыми линейными звеньями, причем
диетические характеристики выходных координат должны совпадать
аналогичными характеристиками нелинейных звеньев или быть
И(зки к ним в статистическом смысле.
Рассмотрим нелинейное звено, которое описывается уравнением
X - F (g),
(50)
где F — нелинейная функция.
Для входной координаты g задан закон распределения П7 (g).
Математическое ожидание выходной координаты X
00
тх = М [х] = J F (g) W (g) dg.
—оо
(51)
Дисперсия выходной координаты
00
Dx = М [х2] - т2х == j F- (g) Г (g) dg - т^. (52)
—оо
Заменим нелинейное звено линейным:
X = kg.
257
9 Домов Б. Ф. и др.
Выберем код!фнш;еп г k i;ik, чтобы математическое ожидание u
,n ci!<4 er я ни.ходней iie.il,чины сохранили своп значения:
//;i = A-Wg= j Г (g) U6 7 (g) <’-g, (53)
где — мак\!;|Г!’.чсскос ожидание входного сигнала.
Тогда
[ F (g) W (g) dg
k = —^----------------. (51)
tllg
Аналогично
ос
Dx = ^Dg = J F2(g)lHg)te-
— ОС
oo
j F^g)W(g)dg- nrx
- ii‘\> k, (55)
ug
где Dg — дисперсия входного сигнала.
Значения коэффициента К для математического ожилаппя п дис-
ке репа в общем с.т.чае не созпадаюг, однако это не существенно, так
как можно pacc.’u.Tj.пвать различные линейные звенья.
Функции пло’костл вероятноегп IV’(g) в общем случае заранее
неизвестна. Установлено, что нзмсщнис формы закона распределения
не оказывает существенного влияния па коэффициенты линеаризации.
Поэтому и методе статистической .тпнеарнзапин допускается определе-
ние статистических коэфф иииснтоп для эквивалентного нормального
закона раеирещлския.
Кроме ток., нелинейные элементы, как правило, в САУ соединены
с инерционными л 11 и е iti I ы м в цепями, которые нормализуют закон р:.с-
иреде.теиня. При этом статистические коэффициенты для лк.чего Нели-
нейного элемента могут Сыть рассчитаны заранее и выражены через
параметры входною сшпала пъ и Dg с нормальным законом рас-
пределения.
6. ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ НЕКОТОРЫХ МОДЕЛЕЙ
ДЕЯТЕЛЬНОСТИ ЧЕЛОВЕКА-ОГ.ЕРАТОРА
В инженерной психологии проблема формализации психофизиоло-
гических характеристик деятельности человека-оператора связана с но-
выгками создания матемагнческих моделей деятельности. Эго обуслов-
; ено прежде всего необходимостью создания единого язык;: описания
функционирования автоматизированной системы в целом; при атом
принято считать, что разработка математических моделей деятельности
является одним из перспективных путей решения этой проблемы.
С другой стороны, ц процессе инженерно-психологического проектиро-
вания деятельности подчас целесообразно автоматизировать те или
иные функции челог.с ка-оператора, т. е. заменить их техническим уст-
1СЙСТИОМ, носящим в себе черты модели соответствующей деятельности
ч (.потека.
258
Движение любого объекта обусловлено его собственными свойства-
. । и действием на пего унравляюншх сил. В целом объект и система
.равлепня нм образуют динамическою систему, движение которой
жст быть описано дифференциальными у рак: ;сн в ими. Класс таких
, <| ф.еренииальных уравнений определяется динамикой конкретной
• стелы. Обычно динамическая система описывается сложной системой
единенных уравнений высокого порядка со случайными параметрами,
алптического решения для которых до сих пор не существует.
Для всех систем, за исключением простейших, истинное явление
- окно описать с помощью уравнений лишь приближешто. Это обуслов-
по тем, что мы пли не знаем всех факторов, влияющих па систему,
•и получаем слишком громоздкие уравнения, которые современными
годами решить вс просто. В обычных задачах рассматривается лишь
большое число аспектов поведения системы. Поэтому математическую
дель следует делать возможно Солее простой, чтобы сосредоточить
нлпя па изучении параметров, наиболее сильно влияющих на нове-
пие системы. Этот подход привлекателен и с точки зрения применения
. '.числительной техники, поскольку упрощение задачи уменьшает
роятность ошибок в решении. Следовательно, в качестве первого шага
... следования мы должны убедиться в том, что математическая модель
. декватпа реальной действительности.
Основной принцип построения математических моделей заключа-
йся в том, что результаты, получаемые с помощью моделей, должны
'ответствовать экспериментальным данным и, кроме того, модель
юлжна давать возможность получить новую информацию об объекте.
; аиример, если получена модель оператора, отслеживающего сигнал
данной формы, то эта модель должна быть справедлива и для других
сигналов из определенного множества. Учитывая особенности работы
оператора, о которых говорилось выше, не приходится рассчитывать
на то, что одна и та же модель в одинаковой степени будет удовлетво-
рительной и в задаче слежения, и в задаче выделения полезного сиг-
нала из шумов. Поэтому речь идет не о комплексной модели оператора,
рассчитанной на все случаи его многообразной деятельности, а о модели
выполнения конкретной операции. Далее следует предположить, что
оператор достаточно тренирован для выполнения именно этой операции.
I йзвестно, что показатели качества выполнения рабочих операций имеют
П'нденцшо сходиться к определенным значениям в процессе обучения
итератора. При построении большинства моделей принимаются во вни-
мание предположения о неизменных параметрах уравнений движения
юхиической части системы, а также о неизменности условий внешней
!'[;еды.
Основное средство получения математических моделей деятель-
ности оператора — различные экспериментальные и тренажерные ком-
плексы, использующие принцип полунатурного моделирования. В та-
ком комплексе оператор работает в условиях, максимально приближен-
ных к реальным. Уравнения, описывающие движение технической ча-
‘oi системы, моделируются средствами вычислительной техники,
б читывая, что участие человека в процессе управления требует нынол-
‘чшя расчетов в реальном масштабе времени, для моделирования дп-
ампки систем целесообразно использовать цифроаналоговый нро-
ИА'ССор.
Л1етод полунатурного исследования позволяет оперативно п в иш-
' ’тех пределах менять параметры технической части системы и тем
‘ умым проводить исследование СЧМ в различных условиях работы.
‘’•Гоме математического моделирования, для инженерной практики
представляет интерес и физическое моделирование. В этом случае
вместо математической модели системы используется ее физический
макет.
Физическое моделирование позволяет наиболее полно исследовать
истинные свойства изучаемой системы. Однако при таком моделиро-
вании для каждого случая приходится создавать свою модель, а модели
сложных устройств достаточно трудоемки в изготовлении и дороги,
вариации параметров модели в этом случае обычно затруднены. Зна-
чительные трудности возникают при физическом моделировании осо-
бенностей внешней среды, например, таких, как вакуум пли высокое
давление, работа в жидкой среде н т. п.
Таким образом, данный метод, хорошо вскрывая физическую сущ-
ность явлений, ие обладает универсальностью применения.
Как прн полунатурном, так н при физическом моделировании не-
обходимо использовать вычислительную технику для обработки ре-
зультатов экспериментов, цель которых — получение математической
модели деятельности оператора, либо модели работы СЧМ в целом.
Отметим, что даже прн тех существенных допущениях, которые сде-
ланы выше, такие модели могут быть получены только с некоторым раз-
бросом параметров, т. е. модель, найденная в одном эксперименте,
будет отличаться от модели, полученной в другом эксперименте при
тех же условиях. Причина — случайные отклонения в деятельности
человека, которые могут быть вызваны множеством причин — от
изменения эмоционального состояния до потери внимания и усталости.
Поэтому эксперименты такого рода всегда проводятся многократно;
пх результаты подвергаются статистической обработке, а планирование
эксперимента выполняется в соответствии с заданным значением вероят-
ности того, что полученная модель является верной.
Рассмотрим теперь процедуру определения математической модели
человека-оператора (идентификации). Большую часть известных в на-
стоящее время методов идентификации можно разбить на две большие
группы. К первой группе относятся методы «черного ящика», а ко вто-
рой — методы параметрической идентификации систем с заданной
структурой.
В рассматриваемом методе «черного ящика» применительно к ис-
следуемому объекту принимаются лишь наиболее общие допущения,
например, линейность, стационарность системы. Неизвестный объект,
таким образом, для исследователей представляет «черный ящик», име-
ющий некоторое число входов и выходов. Подавая специальным обра-
зом выбранные сигналы на входы этого объекта и регистрируя сигналы
на его выходах, исследователь должен вычислить искомые характери-
стики объекта.
Если предположить, что объект идентификации линеен и имеет
постоянные параметры, такой характеристикой может служить весо-
вая функция объекта К (Z). Подавая па вход стационарный случайный
сигнал g (t) с корреляционной функцией Kg (Z) и измеряя взаимную
корреляционную функцию сигнала g (Z) и сигнала х (Z) на выходе объ-
екта, можно найти /( (Z) из уравнения Винера—Хопфа.
К1е(/) = | К (Z — т) К£ (т) бт. (56)
При этом обссгечпвяеггя минимум сре.тнеквадратической ошибки
между процессом х Ч\, полуЧ'ииым• экспериментальным путем,
260
:i процессом x* (l), полученным с использованием построенной
х-.>дели.
Если объект нелинеен, для его описания может быть использована
. дель, представляющая собой ряд Вольтерра:
t
х(0 = J T)g(T)dx +
О
t t
+ j J K-2 (!ъ Tx, T2) g (тг) g (T2) chi (1т, +
о о
t t t п
+ • • • + j [ • • • j Kn (4> Ti, T2, • • , Т„) П ё (4) dTZ. (57)
0 0 0 1=1
Это — обобщение линейной модели, составляющей первое слагае-
мое ряда. Для такой системы существует аналог уравнения Винера—
Д>пфа — система уравнений, позволяющих определить ядра ряда
А", (/, т), Kt(t, Ti, т2), Кп (t, т£, т2, ..., тл) в зависимости от
моментов случайных процессов g (t) и x~(t) высших порядков. Достоии-
сшом метода является то, что при усложнении модели (повышении
: шпени функционального полинома) повышается ее точность. Таким
образом, если только объект допускает описание в виде рассматриваемой
.• одели, последняя может быть получена с любой заданной точностью.
Ге недостаток в чрезмерной, даже для современной вычислительной
техники, сложности математического описания и вычислений, необхо-
димых для построения модели.
В связи с этим часто используются и другие, более простые
методы «черного ящика». Например, в модели, предложенной
Шериданом, предполагается, что входной сигнал имеет вид
N
g (0 = Xj Al Sin (58)
i—1
а выходной —
w
x(0 = s Bt (0 sin (<0Z^ + Ф, (/)), (59)
z=i
t. e. оператор изменяет амплитуду и фазу гармонических сигналов,
поступающих на вход. Предполагая, что В, (/), ф(- (/) меняются доста-
точно медленно, составляющие сигнала х (I) можно получить с помощью
фильтров, настроенных на частоты со(-.
Более общая процедура такого типа предполагает представление
входного и выходного сигналов в ряд по системе ортогональных поли-
номов с весом F (/) функций ф(- (t). Обычно используются системы
ортогональных полиномов Лагерра—Чебышева. Тогда получим
N п
2 ЧФе (0> X (!) = d/ф,- (0, (60)
1=1 1 = 1
где
ОО X
Ч = J £(0ф/(0^(0^, < = j X (0 ф( (/) W (/) d/, (G1)
о oJ
261
причем функции Jq, (/)] сртогональпы на полупрямой [0, оо]. Если
предположить, что объект линеен, то его передаточная функция равна
Е № (s)
Г (S) = -----------
Е (s)
ь— 1
Ф(5) = Л(Ф, (/)).
(62)
(63)
Если система нелинейна, то использование ортогональных рядов
приводит к рядам Винера, получаемым путем ортогонализации функци-
ональных полиномов Вольтерра.
Другой подход к идентификации по методу «черного ящика»
заключается в задании дифференциального уравнения объекта, на-
пример
п
Е (0 = g (0 (64)
Г—О
и его код'у uni.eniu находятся методом наименьших квадратов для
полученных экспериментально сигналов % (/), g (/).
При этом для значений t = tf, j = 0, 1, .... п определяют зна-
чения g (tj) ti х (tg из эксперимента, затем минимизируют показатель
среднейвадратичес'ксй ошибки:
?
L = Е р ('/)
/-0
gVi')- Е c-ix{i> (//)
i -О
где р (ф) — весовые коэффициенты; Е Р (Ф) = 1-
Необходимое условие минимума /, представляет собой алгебраи-
ческую систему ц-{- 1 уравнений, из которой и определяются шш.-ве-
стные коэ(|фицпешы а-, I --= 0, 1, .... п
Однако такой метод можно использовать только для случая, ко-
гда действия оператора описываются дифференциальным уравнением
невысокого порядка, так как метод связан с вычислением производных
экспериментально полученного сигнала х (t).
Широкое распространение в инженерной психологии получили
попытки использования методов теории автоматического управления для
описания простейших процессов взаимодействия человека с машиной.
Все модели, построенные на отражении основных свойств чело-
гека-оператора, базируются на предположении, что оператор имеет
одну или две входные величины. Причем модель строится, как правило,
следующим образом: по известным характеристикам входного и выход-
ного сигналов, при помощи методов теории управления определяется
вид звена, осуществляющего подобное преобразование.
262
Рис. 96. Разомкнутая схема уираозсния:
;— схема, II — характер у при за я к>и,и х два жсц ни ве зрсчепп; III — пере-
даточная функция челозека-оиераг^ра
Рассмотрим построение математической модели деятельности че-
ловека-оператора в системе разомкнутого типа. На рис. 96 изображена
система, где человек-оператор, полтчая необходимую информацию
у |70) с индикатора, включает или выключает систему с помощью ручки
реостата. Оператор получает сигнал в момент времени /0 с запаздыванием
на время латентного периода. Ручка реостата из одного крайнего поло-
жения в другое передвигается не мгновенно, а с некоторой постоянной
времени 7', характеризующей инерционные свойства оператора. Такое
действие можно довольно точно описать передаточной функцией вида
"’и = щ1г-т=1Щ-г'"А <67>
В целом ряде моделей деятельности человека-оператора звеньям,
входящим в состав передаточной функции человека-оператора, дано
физическое истолкование, соответствующее свойствам человека:
е ’ К
, — характеризует чистое запаздывание оператора; — -j—j— —
характеризует нервно-мышечную инерционность моторного компонента.
Прогнозирующие свойства человека-оператора описывают диффе-
ренцирующим звеном tS д- 1. В таких моделях предусмотрена возмож-
ность учесть степень обученности, для этого вводят коэффициент перед
показателем прогнозирования, например ctS 1. В принципе, в та-
ких моделях возможно учитывать и случайный разброс параметров пе-
гедаточной функции человека, обусловленный тем, по система стро-
шея не под одного оператора, а под совокупность операторов, имеющих
индивидуальные особенности. В этом случае латентный период т мо-
жно представить как т= т0 + тсл, где т0 — среднее значение латеи-
люго периода совокупности исследуемых операторов, тсл — случай-
ный разброс параметра совокупности операторов.
Действия человека в рассмотренной системе можно легко было бы
вменить автоматом, выполняющим те же функции. Однако это можно
'.н-лать лишь при условии, что поступающий на систему сигнал явля-
1 ся детерминированным и выделенным из фона. Передаточная функция
263
Рис. 97. Квазилинейная непрерывная модель слежения:
g (t) — предъявляемый сигнал; £ (Z) —« ошибка слежения; х (I) — выходной
сигнал
даже в самом простом случае для систем разомкнутого типа не отражает
процессов восприятия и принятия решения.
Линейные модели не отражают таких свойств человека-оператора,
как стохастичпосгь, утомляемость, адаптивность и др. Во всех моделях
этого типа ие исследуется вопрос о влиянии динамических свойств объ-
екта управления на характеристики оператора, например па точюсть
выполнения слежения, работоспособность оператора и т. п.
Использование квазилинейных непрерывных моделей предполагает
поведение человека-оператора линейным при отслеживании сигналов
низкой частоты пли интенсивности. Человек-оператор в данной модели
описывается, как правило, с помощью передаточной функции
(рис. 97).
Стремление устранить недостатки, присущие линейным моделям,
привело к появлению моделей, в которых реакция оператора на вход-
ное воздействие является дискретной (ряд исследований показывает,
что человек-оператор работает на основе дискретных выборок из вход-
ной информации). Человек-оператор представляется звеном, состоящим
из импульсного элемента и передаточной функции (рис. 98). В этой
модели изменение сигнала не оказывает влияния на точность слежения
до следующего момента в выборке. Экстраполятор восстанавливает
сигнал, полученный на основе информации в момент выборки. Экстра-
поляция осуществляется с постоянной скоростью на основе настоящей
и прошлой выборки.
Импульсный элемент осуществляет импульсную модуляцию сиг-
нала ошибки и моделирует дискретные свойства человека-оператора.
Экстраполяция описывается с помощью передаточной функции
(TS +1 \ /1_е-57\
I --------} I ------------1 и приводит к значительному фазовому
сдвигу выходного сигнала.
У человека-оператора имеют место сенсорные пороги, форма-
лизуемые как зоны нечувствительности, ограничения по скорости
Рис. 9S. Дискретная модель слежения
2о4
n(t)
Рис. 99. Нелинейная модель СЧМ
; щкции, динамические пределы срабатывания нервно-мускульной
системы, т. е. свойства, которые достаточно успешно можно описать
немощью различных нелинейностей. Эго привело к созданию нели-
нейных моделей человека-оператора.
Положительным качеством данных моделей является возможность
исследования поведения оператора при управлении объектом со слож-
. ой динамической струны рой. Одна из моделей, разработанная в на-
чином центре авиакорпорации «Goodyear» США, представлена на
; чс. 99. Она содержит нелинейное!и типа зоны нечувствительности, на-
сыщения входной величины г:о скорости, релейную функцию, вклю-
ченную параллельно основной цени н отражающую упреждающие
способности оператора. Параметры нелинейностей н передаточных
.пункций, входящих в состав моделей, определялись подстраиванием
выходного сигнала системы к реакции человека-оператора. Причем
параметры модели настраивались до тех пор, пока ошибка выходного
сигнала модели и оператора не сводилась к заданному минимуму по
выбранному критерию (рис. ЮО).
Действие человека-оператора в переходном процессе вызывали
появление изменяемых во времени моделей деятельности. Структурная
<хсма такой модели представлена на рис. 101. Оператор в данной мо-
дели представляется с помощью модулятора, который изменяет ампли-
туду и фазу сигналов каждой частоты, составляющих входное воздей-
сгние. Входной сигнал представлял собой сумму пяти синусоид с не-
стационарным сдвигом по фазе и переменной амплитудой:
X (/) — у, в, (0 sin [d)tt + <p( (/)] + п (i). (68)
Г— -1
В большинстве случаев управления оператор не сохраняет стацио-
нарность действий, изменяя свои характеристики во времени. Прн
создании нестационарной модели оператора необходимо иметь либо
C.hiWd метода .1ггтгойки пар-амегров
дифференциальные уравнения, либо нестационарную импульсную
функцию оператора /г (/, т), тогда реакцию можно записывать в виде
СО
С (/) = j h (t, т) и (t — т) dx. (69)
— со
Функция h (t, т) аппроксимируется с помощью суммы стационарных
фильтров, характеризуемых соответствующими импульсами /.у (т):
k
h У* Т) = Zj ai (0 (Т)- (7°)
i=l
Нестационарная частотная характеристика
k
Н (t, im)= ^а, (71)
Нестационарные модели деятельности человека-оператора нашли
ограниченное применение на практике ввиду неполного отражения
основных свойств человека и сложности моделирования.
Таким образом, рассмотренные виды математических моделей
деятельности человека-оператора независимо от способа их получения
и характера экспериментальной ситуации обладают ограниченным:-! воз-
можностями отражения основных психофизиологических функциональ-
ных характеристик. Математические модели практически описывают
процесс формирования лишь основного компонента управляющего
движения, в среднем адекватного входному сигналу. Поэтому эти мо-
дели пе в состоянии объяснить реальную психическую регуляцию дея-
тельности оператора. Именно связь психологической структуры дея-
тельности с качеством ее выполнения и формальным ее проявлением
(управляющие и дополнительные движения) должна быть положена
в основу создания модели.
В качестве примера необходимо рассмотреть какой-либо ко:г рот-
ный вид операторской деятельности п исследовать ее аспекты с учетом
основных функциональных характеристик человека-оператора. Такой
деятельностью может быть по.чш’нд/шор.чэе слежение. Слежение отно-
сится к числу наиболее сложных режимов работы в полуавтоматиче-
ских системах управления. Оно выступает либо как вполне самостоя-
266
••.•-,-17 дечтсльнсегь. о стати,,-;я часть ,-ij.jroii н.-шболее елож-
. щщ щ.тьш ста. С. к женне крщ • '-.• । ,i\< 1 в таких сложных оператор-
, ах i.£4 с’.чсснях, гак .-.сгиач, ыдщк-ля автотранспорта, оператора
тполокжгпснной с'ош.ни п др. и noai рлгст исследовать основною
\,-H"iaMiI ] ei y.’is'iuH! Ki'.xti'ucix-.ii дсчтелввести человека. Этот вид
.цельности выедупост как ;:пнамическнй процесс сенсомоторных
,| дпг.аций: непрерывнее г::»кei:нс сеетояп।:ii сходнею сигнала
cover непрерывного двшгпельшто ирпеж сенлеипя к нему.
Слежение можно представить в п:;.е сicpeoTiiiuioii послсдователь-
ости сенсомоторных актов, состоящих из дну х основных взаимосвя-
впых компонентов: иерцыпнвнон оценки величины и знака рассогла-
. ваппя и координированной с результатом перцептивной оценки дви-
тельных управляющих воздействий, направленных на устранение
1. куш.его рассогласования.
В психологическом аспекте работа оператора в режиме слежения
ах.ест ярко выраженную взаимосвязь сенсорных и моторных процес-
сов и является наиболее типичным вндсм деятельности в системах
; \ иного управления.
Зрительная система выполняет функцию измерения величины рас-
г.тасованпя; кинестетическая система — величины перемещения руки.
1а основании соизмерения зрительных и кинестетических сигналов
прсделяется передаточное отношение значений перемещения управляв*
.го индекса и руки, т. е, находится некоторая «чувственная»
юта движения, обеспечивающая объединение парциальных движений
относнюльнгю непрерывность зрительно-моторной координации,
’ропрноцептнвные сигпщы об» усилиях н положениях управляющих
..ечиостей являются сс-иоквсй входной величиной в системе регули-
движений. Сдаю;итсльный анализ психической регуляции и
цесса уиравлеши; в снс:смах автоматического регулирования пока-
кает, что существуют общие кибернетические принципы управления,
снрострапякицпсся как иа автоматы, так и на нервную систему, осу-
. о с гвляюшую психическое регулирование (замкнутая система регули-
Рис. 102. Структурная схема компенсаторного слежения
267
рования, наличие обратной связи, возникновение рассогласования
п его последующая обработка).
Структурная схема компенсаторного слежения представлена на
рис. 102. Установлено, что управляющие движения оператора имеют
двойственную природу. Они состоят из детерминированной и случайной
составляющих. Детерминированная составляющая представляет собой
почти периодический процесс и свидетельствует об эффекте нелиней-
ного преобразования входного сигнала.
Статистические характеристики случайной составляющей изме-
няются в зависимости от характеристик предъявляемого сигнала, сте-
пени сложности выполняемой задачи, функционального состояния опе-
ратора, его индивидуальных особенностей, обученности и ряда других
факторов.
7. ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ ПАРАМЕТРОВ
ОБЪЕКТА УПРАВЛЕНИЯ НА ЭФФЕКТИВНОСТЬ
ДЕЯТЕЛЬНОСТИ ОПЕРАТОРА
Если в схеме компенсаторного слежения (см. рис. 10'2) в качестве
объекта управления взять усилительное звено с коэффициентом усиле-
ния К = 1 и подавать на вход системы гармонический сигнал дискретно,
с шагом Д(о = 0,1 Гц в диапазоне ог « =0,1 Гц до срыва слежения,
то можно построить эталонную характеристику оператора — зависи-
мость дисперсии рассогласования слежения от частоты поступающего
на вход системы гармонического сигнала (рис. 103). Срыву слежения
соответствуют значения дисперсии выходного сигнала, пе менынне
дисперсии входного сигнала (равенство дисперсий в случае полного
бездействия оператора). Эталонная характеристика дает оценку точности
управляющих движений человека во все.м сенсомоторном диапазоне
от монотонности до срыва деятельности.
268
Рис. 104. Эталонные характе-
ристики в зависимости от по-
стоянной времени объекта
управления
Рис. 105. Эталонные характе-
ристики в зависимости от коле-
бательности объекта управле-
ния
Рассогласование слежения считают ошибкой слежения, т. е. от-
рицательным фактором. Однако определенная часть рассогласования
слежения, имеющая информационный характер н являющаяся прояв-
лением специфической активности оператора, необходима для успеш-
ного осуществления слежения. По своему психологическому содержа-
нию рассогласование слежения является информационной компонен-
той, с помощью которой оператор формирует представление о состоя-
нии объекта управления.
На практике трудно найти операторскую деятельность, где испол-
нительное устройство или управляемый объект можно было бы пред-
ставить безынерционным усилительным звеном. Как правило, это
системы, обладающие инерционностью и колебательностью, характе-
ристики которых изменяются в достаточно широком диапазоне. К тому
же реальные системы имеют в своей структуре типичные нелинейности
шапример, зону нечувствительности и ограничение рабочей ха'акте-
рнстики ручки управления), а также случайный разброс характери-
стик, вызванный технологическими погрешностями при изготовлении
этих систем.
Рассмотрим случай, когда объект управления описывается апе-
риодическим звеном, имеющим передаточную функцию 1Г(5)= ,
характеристикой звена является постоянная времени Т, отражающая
инерционность данного звена на входное воздействие. Зависимость
."нсперсии ошибки от частоты входного сигнала при разных Т для
этого случая представлена на рис. 104.
Если объект управления описывается колебательным звеном, име-
К
ющим
передаточную
функцию IE (5) =
+ 2^TS + 1
такая же
'брактерцстика при различных параметрах объекта управления пред-
юавлена на рис. 105.
Из рис. 104 и 105 видно, как влияют параметры объектов уп-
i авленпя на эффективность деятельности оператора, а следовательно,
269
Рис. 106. Характеристик!! вс л ине нно и системы:
а — эталонные; б — в зависимости от вида зоны вол встшлсльностн объекта
управления
для заданной эффективности н вида объекта управления можно
найти диапазон приемлемых параметров объекта управления.
Процессы, протекающие в нелинейных системах, гораздо разно-
образнее и сложнее процессов в линейных системах, что вызывает
серьезные трудности их изучения и проектирования. Используемый
выше подход позволяет оценить влияние нелинейности в исполнитель-
ном устройстве типа «зоны нечувствительности» на точность слежения.
Использование исполнительного устройства, обладающего зоной не-
чувствительности, затрудняет данную деятельность, что находит свое
отражение в изменении эталонной характеристики оператора (рис. 106).
Увеличение зоны нечувствительности а вызывает рост дисперсии и преж-
девременный срыв слежения в исследуемом диапазоне частот предъяв-
ляемого сигнала. Наличие зоны нечувствительности в рабочей харак-
теристике объекта управления или исполнительного устройства при-
водит к тому, что в интервале а, любое управляющее движение, осуще-
ствляемое оператором, не вызывает соответственного перемещения
управляемого индекса. Для формирования адекватного отражения
процесса слежения оператор вынужден в данном случае «увеличивать»
свою активность, чтобы постоянно иметь информацию о процессе сле-
жения, а следовательно, и ошибке управляющих движений. Исполь-
зуя графики, аналогичные приведенным па рис. 104—106, можно вы-
брать параметры объекта управления по критерию наилучшен для
имеющихся условий эффективности СЧМ с учетом функциональных
характеристик человека-оператора.
8. УЧЕТ ПРЕДЕЛЬНЫХ ВОЗМОЖНОСТЕЙ ОПЕРАТОРА
ПРИ ПРОЕКТИРОВАНИИ СЧМ
Условия и воздействия, приводящие к срыву деятельности, опре-
деляют пределы функционирования СЧ.М,
В этом смысле срыв операторской деятельности является одной из
главных проблем, стоящих перед НПП, Цель НПП прежде всего за-
ключается в том, чтобы избежать, исключить возможность аварий п
катастроф современных СЧМ, которые неотвратимы при срыве деятель-
ности человека-оператора. Поэтому НПП пе может быть построено па
исследованиях только эффективной деятельности. Это необходимое,
по не достаточное условие.
270
Степень согласовлниости характеристик оцгкт 1 управления
••сихофизиологическимн характеристиками чсловекп-сператора опре-
1.::гет эффективность деятельности. Срыв деятельности харакгери-
.•ся нулевой и даже отрицательной эффективностью. Он может и.ч-
хпить при повышении темпа входной информации. Пни этом сначала
. ;билпзуются резервы человека-оператора и приводится в действие
. механизмов, направленных на преодоление возникших трудно-
жсп. Происходит перестройка способа деятельности. Благодаря этому
.Дфективиость СЧМ на некоторое время может оставаться па прежнем
уровне. Однако если поток информации становится слишком большим
и продолжается длительное время, наступает срыв деятельности че-
ловека. Внешней по отношению к человеку-оператору причиной срыва
деятельности является чрезмерный поток информации, критическое
значение которого и должно быть определено в процессе ИПП. Внутрен-
ним условием срыва деятельности, через которое всегда действуют внеш-
ние причины, является отсутствие необходимых, требуемых внутрен-
них резервов человека для выполнения деятельности. Выделим некото-
: ые аспекты срыва операторской деятельности, исследование которых
необходимо для ИПП:
определение критических значений потока информации в зависи-
мости от способов деятельности;
выявление «слабых» звеньев в структуре деятельности в целях
проектирования наилучших способов деятельности;
оценка влияния автоматизации процессов управления на устой-
чивость операторской деятельности;
раскрытие стадий (фаз) срывов деятельности с выявлением необ-
одьмых перестроек, переходов ог одного к другому способу деяте.ль-
остн при обнаружении возможности срыва деяюльности
определение допустимых границ изменений функционального
стояния человека-оператора;
определение границ между областями устойчивой деятельности
л срывов деятельности, т. е. определение тех требований, которые
нпоекгировщнки СЧМ могут пред:,ян пять к человеку-оператору в соот-
ветствии с функциональными возможностями операторов конкретных
AIM. Известно, что н процессе самостоятельного обучения и що-
ессиопальиого совершенствования операторы приходят к определеп-
ым способам деятельности. Оптимизирующим фактором этого про-
цесса являете,'! повышение эффективности деятельности, получение
•таксималыю возможного полезного результата. Если в СЧМ возможны
.-азпые значения потоков информации, то им могут соответствовать
1 различные способы деятельности.
Статистика экспериментов показывает, что срыв деятельности при
..нс/кеипи за периодическими сигналами наступает иа разных частотах,
: недъявляемых оператору. Можно выделить несколько значений ча-
. -от предъявляемого сигнала, вокруг которых концентрируется боль-
шинство срывов слежения у разных операторов. Более того, в процессе
обучения каждый оператор, улучшая свои результаты, как бы фикси-
рует эти значения, которые последовательно становятся «барьерами»
<.о сенсомоторных возможностей и образуют последовательный, ди-
лретный ряд в диапазоне частот от нескольких десятых герц до 4—
। Гц (частотный предел моторных возможностей руки). При срывах
еятельности обычно трудно выделить нарушение какой-либо отдельной
уикции, элемента деятельности, так как подобное нарушение единич-
ного процесса приводит сразу к дезорганизации всей структуры деятель-
ности и, следовательно, к определенным нарушениям во всех осталь-
271
ных процессах. Если какой-либо элемент деятельности или психиче-
ский процесс устойчив до определенного предела, это еще ие означает,
что, будучи включенным в иную функциональную систему, он откажет
именно на этом пределе, т. е. рассчитать срыв деятельности по пре-
дельным возможностям отдельных элементов нельзя.
Сравним основные психологические составляющие деятельности
оператора при слежении и срыве. Этими составляющими являются:
вектор мотив—цель, образ—цель, концептуальная модель, восприятие
текущей информации, предвидение, принятие решения, программа
(план) действий, восприятие результатов действия (обратная связь).
Срыв операторской деятельности может быть вызван большим потоком
обрабатываемой информации, утомлением, нарушением биологических
ритмов, изменением отношения человека-оператора к выполняемой
деятельности и т. и. Изменение функционального состояния оператора
может привести к срыву деятельности при обычных рабочих для че-
ловека-оператора значениях потока информации. Поэтому конкретный
механизм срыва деятельности, фазы его развития могут быть различ-
ными при неустойчивости одной и той же составляющей или элемента
деятельности.
При исследовании срыва деятельности очень важно определить
соотношение между разными уровнями регуляции деятельности.
В зависимости от этого соотношения срыв деятельности при слежении
у разных операторов носит качественно различный характер. В про-
цессе обучения это соотношение меняется, происходит как бы передача
ведущей роли с уровня речемыслительпых процессов на уровень сен-
сорно-перцептивных процессов. Па первом этапе обучения слежению
происходит как бы перевод вербальных команд на язык команд управ-
ления рукой, речемыслнтельная оценка рассогласования слежения и
па ее основе соотнесение предъявляемого сигнала и собственных управ-
ляющих движений, переосмысление информации, полученной от экспе-
риментатора, использование ее для построения собственной концеп-
туальной модели на речемыслнтельном уровне. На этом этапе человек
практически не прогнозирует изменений предъявляемого сигнала.
Математическое моделирование 153] показало, что слежение (ком-
пенсаторное и преследующее) возможно при запаздывании управля-
ющих движений по отношению к предъявляемому сигналу, не превы-
шающем по своему значению одной шестой периода сигнала. Чем выше
частота предъявляемого сигнала, тем меньше допустимое значение
запаздывания управляющих движений. Другими словами, частота, на
которой происходит срыв слежения, зависит от запаздывания управ-
ляющих движений оператора. Чем меньше это запаздывание, тем выше
сенсомоторные возможности оператора при слежении. Как известно,
время простой сенсомоторной реакции составляет в среднем 0,15—
0,2 с, а усложнение действий приводит к увеличению их запаздывания.
Эксперименты по слежению за скачкообразными сигналами с боль-
шим периодом следования, когда оператор уже не может прогнозиро-
вать момент скачка, показали, что запаздывание управляющих движе-
ний составляет в среднем 0,3 с, При слежении за гармоническими сиг-
налами такое запаздывание привело бы к срыву слежения на частоте
около 0,6 Гц. На первом этапе обучения срыв преследующего слежения
и наступает как раз в диапазоне близких частот, а при компенсатор-
ном — и на более низких.
Второй этап обучения характеризуется овладением вторым спо-
собом слежения, когда ведущая роль регуляции собственно управля-
ющих движений переходит к сенсорно-перцептивным процессам. По-
272
является возможность планирования будущих событий, увеличивается
хсгойчивость процесса слежения, исчезают характерные для первого
тоособа слежения сбои (движения и противоположном движению сиг-
нала направлении). Постепенно формируется концептуальная модель
.лежения, ведущую роль в которой начинает играть уже уровень пред-
ciявлений. Поэтому операторы, которые овладели вторым способом
•.лежения, могут параллельно выполнять некоторые умственные дей-
ствия: несложные арифметические вычисления, умозаключения и т. п.
Тем не менее при совмещенной деятельности отмечаются сбои, умень-
шается критическая частота слежения, чю указывает на контрольные
функции речемыслителыюго уровня, увеличивающие устойчивость
процесса слежения. Овладение вторым способом облегчает переход
к слежению за периодическими сигналами других форм. Срыв пресле-
дующего слежения наступает уже на частотах порядка 2—2,5 Гц,
а компенсаторного — 1—2 Гц, что соответствует значениям запазды-
вания управляющих движении порядка 0,07 ... 0,15 с.
Специфика .третьего способа слежения заключается в укрупнении
прогнозируемых единиц. По сравнению с ним второй способ характе-
ризуется слежением именно за движущейся точкой, прогнозированием
изменений сигнала и планированием своих действий в ближайший
момент времени. Информацию о результатах своих действий (обрат-
ную связь) человек-оператор получает как минимум несколько раз
за период предъявляемого сигнала, управляющие движения в течение
периода состоят как бы ’из нескольких единиц, стыкуемых последова-
тельно. Кроме уменьшения количества обрабатываемых информацион-
ных точек за период сигнала происходит уменьшение количества ин-
формационных параметров. Если при первых двух способах
слежения оператор обрабатывает информацию о направлениях движе-
ний, рассогласовании положений, скоростей, ускорений сигнала и
\ правляющнх движений, то при третьем способе основная необходи-
мая информация определяется рассогласованием моментов прихода
двух движений, сигнала и собственных управляющих в определенную
точку траектории движения. На основе этой информации человек-
оиератор корректирует пе отдельные мгновенные параметры движе-
ния, а характеристику целостных циклических движений — пх ча-
стоту. Дополнительная информация, которую востребует оператор
значительно реже, также относится не к мгновенным параметрам дви-
жений, а к циклическому движению — это информация о рассогласо-
вании амплитуд сигнала и управляющих движений. Все это позволяет
человеку-оператору как бы получить тот запас времени, который необ-
ходим для регуляции и уменьшения запаздывания управляющих дви-
жений, чтобы избежать срыва слежения.
Срывы деятельности выявляют не только индивидуальные особен-
ности человека, зависящие от свойств его нервной системы и возмож-
ностей прогнозирования, ио и его творческие особенности и личностные
свойства. При срывах деятельности задевается «личностный» аспект,
проявляется дух соревнования между операторами, потребность прев-
зойти свои возможности. Усиление мотивации в первый момент, по-
видимо.му, является механизмом, который может быть причиной для
срывов различных видов деятельности и мобилизации функций
человека. Мобилизация резервов происходит на психическом
и физиологическом уровнях. Точнее, психическая мобилизация орга-
низует мобилизацию физиологических резервов. Недостижение цели
вызывает у операторов потребность в повторных экспериментах. Однако
операторы по-разному воспринимают свои повторные неудачи, срывы
273
дсsr.<щын'стп. У i\;;i>!opi:x оз h;ix гюивляется неуверенность в своих
в<-.зчежгсеi их преодоленья «барьерам, они принимают его за Гранин;
своих с।.особ 1 И'с;tii и отказываются от дальнейших попыток. Таким
образом, повторные срывы деятельности могут приводить к «психиче-
ским срывам» — отказу от выполнения деятельности, в данном слу-
чае — к отказу or выполнения слежения за сигналами с критической
частотой. Другие испытуемые с постоянным упорством повторяют сгон
попытки, ищут пути преодоления как самостоятельно, так и с помошгю
экспериментатора. Особое значение в этих случаях имеют указания
на успехи в преодолении подобных барьеров другими испытуемыми.
Если пикто из операторов не преодолевает определенного барьера,
то и сами экспериментаторы начинают считать этот барьер абсолют-
ным. В этом случае теория 1-!ПП должна обосновать наличие и опре-
делить значения частных и абсолютного барьеров, определить границы
устойчивого выполнения деятельности.
Таким образом, при слежении предвидение характеризуется двумя
уровнями. Это, во-первых, прогнозирование изменений сигнала и пла-
нирование на этой основе управляющих действий при устойчивом
слежении и, во-вторых, прогнозирование, связанное с планированием
изменений способа управления в случаях срыва деятельности, сбоев,
ошибок. Описание требований СЧМ к человеку по запаздыванию его
управляющих движений дает простую оценку; возможностей каждого
оператора в зависимости от его прогностических способностей, позво-
ляет лаконично раскрыть смысл возникающих трудностей и наметить
пути их устранения.
Итак, внешней причиной срыва операторской деятельности в ком-
фортных условиях является чрезмерный поток поступающей к нему
информации. Срыв характеризуется нарушением информационного
взаимодействия человека и технических устройств в СЧ.М, прояв-
ляется в иарушенг.п психической регуляции действий, приводящей
к не получению полезного результата, запрограммированного в цели
деятельности. С псчхг:с|'нзно.югнчсской точки зрения срыв деятельней•>
при слежении связан с невозможностью соответствующей организации
структуры психических процессов человека. Кроме того, срыв
деятельности возможен при достижении пределов моторных и сенсор-
ных возможностей, при недостаточной мотивизации, значительном из-
менении функционального состояния человека-оператора и т. и.
9. ВОПРОСЫ ПСИХОЛОГИЧЕСКОЙ ПОДДЕРЖКИ
ОПЕРАТОРОВ
Психологическая поддержка человека-оператора выступает как
необходимы:! элемент, составная часть иижснерво-пснхологическсго
проектирования. Нод психологической поддержкой следует понимать
заданное воздействие на человека-оператора г. целях облегчения труда,
перевода субъективных переживаний (сопровождающих трудовой про-
цесс) из негативного в позитивный аспект, в результате которого сле-
дует ожидать повышения эффективности операторской деятельное^ .
Психологическая поддержка не может быть фрагментарной. Человек-
оператор должен ее ощутцать на всех этапах функционирования СЧМ,
во время всей его жизнедеятельности в СЧА\, а также и в период про-
фессионального отбора и подготовки к выбранной специальности.
В соответствии с этим и должны проектироваться этапы психоло-
гической поддержки, ее задачи, содержание и фюрмы воздействия.
Задачи профессионального отбора и обучения, как известно, ставятся
274
i; основном в целях увеличения •и|<|«ст!,з:!осгп и и.деж.' >е ги oi дельных
СЧМ, производства в целом. Психологическая иотцч.жка ipeoxer,
и частности, при обоснованном о i клоиеини чьей-либо ка. дп;|.:1 гуры на
;,.нпую специальность исключит или в краппом елтчае \’.'.ецыип гь,
.мягчить возможные негативные иереишиишя у эмо человека. I!о-
-лому следует пе только объяснить, почему- ..:.нш.;й че.тыи’к не счччвет-
сгвует какой-либо специальности, ио тут же иа основе иенхологиче-
ского анализа его качеств и сьопсгв лпчиоен! указать специальности,
в которых он может добиться нспСельщнх результатов. На этапе обу-
чения одно из важнейших требований пепхсун гиаеской поддержки
заключается в индивидуальном подходе к каждому человеку, к проек-
тированию в уточнению процесса (/очелия в зависимости ст ковк| ст-
ных психических свойств каждого оператора.
Для дифференциации и организации системы необходимых гоз-
дсйствий па человека-оператора имеет смысл выделить несколько
аспектов пспхолотпческой поддержки в ссотг-стстгии с возможными
источниками негативных субъективных пережныший. Это — деятель-
ностный аспект, связанный с lincj ормагокшкым взаимодействием чело-
века н техники, с совершенствованием ссгрс’.ы.лдл'’: технологии и тех-
ники, с возрастанием обрабатываемых операторе.’.! га .оков r.m|ормашш;
значение этого аспекта постоянно увеличивав:сл. Смысл психологи-
ческих мероприятий в рамках данного аспекта психологической под-
держки во многом совпадает с задачами повышения эффективности
деятельности, эффективности СЧМ. К этим задачам можно отнести
оптимизацию организации операторской деятельности, разработку
системы индикации, сигнализации об увеличении потоков информации
и выдачи оператору рекомендаций о иеобходш.'.ых изменениях в его
деятельности.
Другим, тесно связанным с первым, аспектом психологической под-
держки является контроль и управление функциональными состоя-
ниями человека-оператора. Негативные субъективные переживания
из-за значительных изменений функциональных состояний человека-
оператора могут наступить в результате продолжительного информа-
ционного взаимодействия: дискомфорта — неправильной организации
режимов труда и отдыха, под воздействием факторов рабочей среды;
противоборства пли взаимодействия с другими СЧМ и т. д. В соответ-
ствии со строением и условиями операторской деятельности, аппара-
турными и технологическими возможностями необходимо идентифици-
ровать текущее функциональное состояние оператора на основе опре-
деления следующих показателей: поведенческих, коммуникативно-
поведенческих, эффективности деятельности, работоспособности, ве-
гетативных, биохимических, психологических, психофизиологических,
субъективных.
Не менее важным является и социально-личностный аспект психо-
логической поддержки. К нему относятся вопросы, связанные с дина-
микой мотивов, уровнем притязаний человека-опера;ора, со специфи-
кой межличностных отношений в данной СЧМ, в группе СЧМ, вклю-
ченных в решение общей задачи, с социальным ста)усом человека-
«шератора и др.
Несмотря иа различия указанных аспектов психологической под-
держки, можно указать общий момент, в котором находят отражение
и могут быть оценены влияния разных факторов па человека-оператора,
на его субъективные переживания. Таким «общим знаменателем»
является стресс, который в современной формулировке определяется
хак неспецифическая реакция человека иа любое воздействие, оказы-
275
ваемое на него. Отметим, что в вопросах психологической поддержки
наиболее важны психологические аспекты стресса, вызываемые разными
воздействиями — информационными, средовыми и др., в том числе
и воздействиями психологической поддержки. Влияние стрессоров на
человека, его поведение, деятельное!ь и субъективные переживания
может быть отрицательным (дистресс) и положительным (эвстресс).
Известно, что умеренный стресс может даже положительно влиять на
самочувствие оператора, на его мышечно-двигательные ощущения и
восприятие, повышать сенсорную чувствительность.
Поэтому следует выделить ряд ситуаций, в которых психологи-
ческая поддержка необходима и наиболее эффективна. К таким кри-
тическим ситуациям относятся срывы деятельности операторов и близ-
кие к ним ситуации, психические срывы, значительные сдвиги функцио-
нального состояния оператора, резкие или значительные отклонения
параметров рабочей среды и др. Специфика подобных ситуаций заклю-
чается в дефиците времени для организации психологической поддержки.
Именно поэтому встает вопрос об их прогнозировании и подготовке
возможных вариантов воздействий на человека-оператора.
Если срыва деятельности не всегда можно избежать, особенно
в процессе обучения, то психологическая поддержка должна исклю-
чить возможность психических срывов, которые характеризуются це-
лой гаммон негативных переживаний, приводящих к нежеланию,
отказу выполнять данную деятельность. В связи с этим мероприятия
психологической поддержки должны быть заранее оговорены и чело-
век-оператор должен предварительно обучаться организации деятель-
ности и поведения в критических ситуациях.
ГЛАВА 6
ИНЖЕНЕРНО-ПСИХОЛОГИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА
СИСТЕМ «ЧЕЛОВЕК—МАШИНА»
1. ОБЩИЕ ПОНЯТИЯ ОБ ОЦЕНКЕ
Инженерно-психологическая оценка (ИПО) заключается в про-
верке соответствия СЧМ (ее подсистем, звеньев, элементов) инженерно-
психологическим требованиям.
Кроме того, задачей ИПО является проверка соответствия основ-
ных показателей функционирования СЧМ заданным в ТЗ требованиям.
Объектами ИПО являются показатели функционирования СЧМ,
организация взаимодействия между человеком п машиной, РМ опера-
торов, оперативные пункты управления, алгоритмы и нормы деятель-
ности оператора, степень его профессиональной подготовленности,
факторы рабочей среды.
Инженерно-психологическая оценка проводится на всех этапах
жизненного цикла СЧМ: проектирования, производства и эксплуатации.
При проектировании СЧМ оценка проводится в целях проверки соот-
ветствия выполненного проекта заданным требованиям; сравнения
нескольких вариантов проекта и выбора наиболее приемлемого из них;
уточнения полученных характеристик и показателей на последующих
этапах проектирования.
При этом в соответствии с ГОСТ 2.118—73, ГОСТ 2.119—73,
ГОСТ 2.120—73 ИПО является обязательной составной частью техни-
ческого предложения, эскизного и технического проектов. Без проведе-
ния такой оценки не может быть вынесено окончательное заключение
о качестве выполненного проекта.
ИПО при производстве СЧМ заключается в проверке соответствия
компонентов производства заданным инженерно-психологическим тре-
бованиям. Оценке при этом подлежат: соответствие уровня подготовки
it квалификации работающих характеру выполняемой работы, инже-
нерно-психологические характеристики применяемого оборудования,
социально-психологические факторы производства, условия произ-
водства и его соответствие возможностям человека. Проведение НПО
и реализация ее результатов способствуют повышению качества труда
работающих в промышленности. Кроме того, проведение ИПО является
необходимым условием обеспечения безопасности производственного
процесса (ГОСТ 12.3.002—75).
При эксплуатации СЧМ проведение ИПО направлено на обеспе-
чение заданного качества эксплуатации разных систем. Оценке при
этом подлежит степень профессиональной подготовки операторов, вклю-
чая их профессиональный отбор, обучение, тренировки, организацию
трудовых коллективов, и организация труда операторов при заданных
(существующих) условиях эксплуатации.
ИПО для получения достоверного вывода об оцениваемой СЧМ
должна иметь многоуровневый характер. На нижнем уровне прово-
дится статическая оценка, заключающаяся в проверке тех пли иных
Качеств и свойств СЧМ безотносительно к процессу ее фуцкционирова-
277
ин;; в -jic'.i случае слнкс Подлежаг лишь структура, по-
с : :.<т:ня и opi;11;;:злiuг11 системы (ее подсистем, звеш.ез, э.аемсптсв'.
11.1 пример, оценки расположенья цпдчка'|орш> и органов у п;>;шлCi;i:а
1: ।:।;ф<>рмашio111кщ и моторном но :и\ Р 4, оценка на соотвсгс'гопс антр >
неметрическим характеркс,икам он,ео.тгора. оценка свс1О1Схппческих
характеристик индиюа торон н т. и, J 1а основании такой оценки, про-
водимой экспертным методом, о пр оделяете я показатель качества про-
дукции (ГОСТ 16035—70), В ряде случаев (оссСеиио иа ранних этапах
проектирования ввиду’ отссютеня необходимых исходных данных)
с помощью такой оценки и, сводится инженерно-психологическая
экспертиза проектов. Поскольку эту задачу, как правило, приходится
решать в условиях большой шоиределеипости, весьма полезным яв-
ляется применение математического аппарата теории размытых мно-
жеств.
Статическая опенка является исходной и обязательной фазой при
проведении ИПО. Часто ее достаточно при оценке сравнительно про-
стых систем. Однако по результатам такой оценки нельзя вынести
иодного суждения об о.неннваомой сложной системе пли системотехни-
ческом комплексе. Для них весьма важным является также определе-
ние возможности реализации оператором предписанных ему алгорит-
мов решения задач. Поэтому на втором уровне проводится оценка их
сложности, которая осуществляется с помощью алгоритмического ана-
лиза деятельности оператора, в результате чего определяется логиче-
ская сложность и стсрсоптшшос’ь тпудового процесса.
Однако для систем, деятельность оператора в которых связана
с непрерывной обработкой песту .щпощей информации (например, раз-
личного рода АСУ), ГЦ1Ж1.1.1М яв.тлшсп также оценка г.иФормапиорд.ои
нагрузки оператора, которая позволяет учесть влияние пл деятельность
оператора потока носiузнающих зщач. Такая оценка является реали-
зацией динамического подхода к шошч’ерпс-пспхологцчгсшш оценке
СЧМ.
Кроме того. НПО обязательно должна включать определение
основных показателей СЧМ и срашюш.те их с требуемыми. Это положе-
ние базируется На ВЫГ.О.ТНепин ОДНОГО из ОСНОВНЫХ ППЖеНерПО-ПСПХОЛО-
гических требований, согластю которому конечным обметом оптими-
зации при создании, и н^'пменешш СЧМ являются характеристики
работы пе человека или техники н отдельности, а соотсстствующт.е
характеристики СЧ.М и целом.
И, наконец, рекгщеи ту я или проводя в жизнь то и.нп иное пнже-
псрно-псвхологкческое меропрпя*щ-, необходимо оценпвать его эко-
номические псс.тедеттия. -. е, ш\1л\юбр.юность и эффективность ею
с экономической точки зрешп. Такая проверка осуществляется в ] е-
зульгате экономической оценки СЧА'.
Перечень вопросов, подлежащих' оценке на различных этапах со-
здания и эксплуатации СЧМ. приведен в табл. 109 В общем < лучае
он включает 1н;жеп1 -р,ио-психологическое обследование, анализ испы-
тания и аттестацию (рис. КС).
В процессе обследования выявляется соответствие частных харак-
теристик отдельных элементов СЧМ пнжснерно-пскхологцческим тре-
бованиям. На этапах анализа н испытаний оцениваются условия труда
операторов как с точки зрения выполнения общих требований, так и
с точки зрения динамики их изменения в процессе работы. При необ-
ходимости для получения таких оценок проводят специальные испы-
тания. Аттестация СЧМ заключается в комплексном учете частных
оценок по отдельным показателям, полуменным иа предыдущих этапах.
278
Г а п л п и а 109
Содержание ипжсперио-психологической опенки
Вопросы, решаемые в процессе инженерно-психолог и- ческой оценки {?[ адии ра .>11 аб')} кц Этан эксплуатации Показатели оцепки
Техническое зада- ние Техническое пред- ложение Эскизный и техпн- ческвп проект Конструкторская 1 документация и ис- пытания
Оценка вариантов Р определения функции ,'с) спей и автоматиза- !,Ы) + 4- + + Уровень автома- тизации СЧМ
Оценка соответствия ьтгоритмов работы воз- можностям операторов + 4- _1_ Показатели логи- ческой сложности, стереотипности, на- пряженности выпол- нения алгоритма
Оценка соответствия Р.'-Д алгоритму работы оператора ч- Показатель неупо- рядоченности разме- щения СОИ и орга- нов управления на РМ
Антропометрическая оценка оборудования + + Антропометриче- ские характери- стики
Оценка за гр у жен но- ет операторов и на- пряженности их труда ч- ч- 4- Показатели ин- формационной на- грузки
Оценка режима тру- да и отдыха + 4- Время врабаты- ваемости, время устойчивой работо- способности, пока- затели психофизио- логического состоя- ния оператора
Оценка условий ра- бочей среды + -Г 4- 4- Санитарно-гигие- нические нормы
Оценка системы пси- офнзиологического от- оора 4- т Прогностцчпость отбора
Оценка методов обу- чения и тренировок 4- + 4- Время и достигае- мый уровень подго- товки операторов
Продолжение табл. 109
Оценка технических
средств подготовки
(тренажеров)
Оценка уровня без-
опасности труда
Оценха эстетичности
интерьеров, РМ и по-
мещений
Оценка эксплуата-
ции ной документации
Комплексная оценка
показателей СЧМ; эф-
фективности, надежно-
сти, быстродействия
и Др.
Оценка экономиче-
ской целесообразности
и возможности реали-
зации инженерно-пси-
хологических рекомен-
даций
Разработка рекомен-
дации по повышению
уровня показателя ка-
чества СЧМ
Вопросы,
решаемые в процессе
инженерно-психологи-
ческой оценки
(.ладни разработки
4-
Показатели
оценки
Соответствие
ГОСТ 20921—75
Соответствие тре-
бованиям
Показатели эф-
фективности, на-
дежности, быстро-
действия и др.
Годовой экономи-
ческий эффект, ко-
эффициент эконо-
мической эффектив-
ности, срок окупае-
мости
Ожидаемый при-
рост оцениваемых
показателей каче-
ства СЧМ
НПО принадлежит важное место в комплексной системе управле-
ния качеством продукции.
Качество продукции определяется как совокупность свойств про-
дукции, обусловливающих ее пригодность удовлетворять определен-
ным потребностям в соответствии с назначением.
При оценке уровня качества продукции необходимо учитывать
инженерно-психологические показатели. Поскольку любая продукция
используется в конечном итоге человеком, то в принципе любая про-
дукция должна иметь инженерио-исихологические показатели.
Инжсперпо-псш-юлогические показатели используются для опре-
деления соответствия изделия инженерно-психологическим требова-
ниям и характеризуют систему «человек—изделие— средам (в част-
ности «человек—машина—среда;?) н учитывают комплекс гигиениче-
280
Рис. 107. Структура инженерно-психологической оценки
ских, антропометрических, физиологических, психологических свойств
человека, а также интегральных характеристик связи человека с изде-
лием, проявляющихся при его применении (функционировании) в про-
изводственных и бытовых процессах.
Гигиенические показатели качества изделий характеризуют изде-
лия и элементы конструкций, которые при эксплуатации нагреваются,
производят шумы, выделяют токсичные вещества, являются источни-
ками радиации и т. д., влияют непосредственно (при контакте) и опо-
средованно (через изменение характеристик среды) на организм чело-
века и его работоспособность в системе «человек—изделие—среда».
Гигиенические показатели, такие, как показатели уровней тем-
пературы, освещенности, вентилируемссти, запыленности, могут ха-
рактеризовать среду замкнутого объема: отсека, кабины водителя,
пассажирского салона, а также эле?чентов конструкции крупных про-
мышленных изделий, например, средства транспорта.
Антропометрические показатели характеризуют изделия и эле-
менты их конструкций, которые должны обеспечивать, например, ра-
циональную и удобную рабочую позу, правильную осанку, оптималь-
ную хватку руки путем учета размеров, формы н массы тела человека
и его частей в статике и динамике. Антропометрические показатели
могут характеризовать, например, сиденья, ручки и рукоятки,
одежду, обувь и т. п.
Физиологические и психофизиологические показатели характеризуют
изделия и элементы их конструкций, эксплуатация которых требует
от человека использования энергетических возможностей его мышеч-
то аппарата и особенностей органов чувств. Физиологические и
’ сихофизпологическпе показатели влияют на объем и скорость рабо-
‘ чх движений человека, а также объем информации, поступающей
•.oca органы чувств человека. Физиологические и психофнзиологиче-
. Mie показатели характеризуют средства отображения информации,
.гапы управления и т. и.
281
Психологические показатели харамерп.’.уюг изделия и элементы их
конструкций, участвующие в информационном обмене в сне геме «че-
ловек—изделие—среда», которое влияют на легкость и быстроту фор-
мирования навыков человека, иа обьем и скорость восприятия и пере-
работки человеком информации с помощью данного изделия.
Показатели качества (oaiiModeiicmmi.e человека с изде.-щем харак-
теризуют интегральную характеристику связи человека с изделием,
существенно влияющую на качество функционирования систем «че-
ловек—изделие—среда».
2. ОЦЕНКА НАДЕЖНОСТИ СЧМ
Надежность работы человека определяется как вероятность того,
Что работа или поставленная задача бхде: выполнена успешно персо-
налом па любой заданной стадии работ скстеуы в течение заданного
времени. Следует обратить внимание на сходство данного определения
с обычным определением надежности авиарагуртя. Однако понятие
успешного выполнения работы не сшнпа.тоег с понятием безошибочной
работы. Чтобы предсказать и оцепить надежность работы человека,
необходимо следующее.
1. Прн анализе деятельности следует определить наиболее вероят-
ные ошибки человека, которые могут быть совершены при выполнении
каждой операции, входящей в технологический процесс. Пусть, на-
пример, операция заключается в фокусировке сканирующего устрой-
ства. Если возможные ошибки известны, то можно предусмотреть в кон-
струкции аппаратуры или в технологическом процессе средства, обес-
печивающие компенсацию этих ошибок (при условии, что это выпол-
нимо с экономической точки зрения).
2. Желательно предсказать наиболее опасные и наиболее частые
ошибки, которые могут появиться при эксплуатации и обслуживании
данной аппаратуры, подсистемы н системы.
3. Желательно также определить ожидаемую частоту отказов СЧМ
по вине человека. Это поможет уточнить явления, на которых следует
сосредоточить наибольшее внимание.
4. Ошибки по-разному влияют па работу СЧМ; многие ошибки
могут быть исправлены, если к ним приковано внимание самого опе-
ратора или контролирующих его операторов. Поэтому необходимо пред-
сказать не только вероятность того, что ошибки будут сделаны, ио также
какие ошибки окажут значительное влияние на работу системы и ве-
роятность того, что работа, несмотря на ошибки, будет выполнена
оператором успешно.
Инженер должен стремиться к тому, чтобы при прогнозировании
и оценке надежности СЧМ учитывалось влияние работы человека.
Любое измерение характеристик работы СЧМ должно включать оценки
характеристик человека-оператора. Однако при обычных оценках
надежности с помощью среднего времени наработки на отказ часто
умышленно исключают отказы по вине человека. Волее того, даже
если эти оценки включают данные об ошибках по вине человека, все
особенности влияния ошибки человека на систему не учитываются.
Многие ошибки, совершенные по вине человека, не влияют на функцио-
нирование аппаратуры, ио влияют па выполнение поставленной задачи.
Все ошибки, совершенные человеком (рис. 108), пе являются рав-
ноценными, так же как все отказы аппаратуры ие одинаковы с точки
зрения их влияния на систему. Ошибки могут иметь разные и'.'точ-
1шкщ В некоторых случаях ошибки происходят но вине оператора,
2У2
ВоВонупностпь viuuffcn
Рис. 1US. Кл ас с И4*' и ка ц и $; сн.-ибик; тин ошибки и ее влияние
-. других они являются следствием некачественно^! разработки системы
а плохих условии акант акшии. Ошибки первого типа пазыпаются
шибками оператора и имеюг мсею при: 1) невыполнении части гю-
i гявлепион задачи или какой-либо из операций технологического про-
цесса; 2) неправильно'; вынолнеинп задачи или какой-либо и.: опера-
ций,• 3) выполнении задачи пли какой-либо из операций в неправильной
••бследовательпости; 4) выполнении ненужной задачи пли какой-либо
перации.
При накоплении в системе ошибок от двух источников общею
тштбку СЧМ можно знаки [ельно егшзигь путем уменьшения большей
цибки, так как сокраще-ц:? меньшей ошибки оказывает не.чиачитель-
ое влияние иа общею оацийко системы. Следует учитывать, что в оис-
; аГИВ110Й ситуации существует тенденция увеличения ошибки, источ-
ником которой является шло,тек. Ноэго.му значительного увеличения
надежности можно добит вся цу чм введения в систему конструктивных
вменений, обссщечпва.ощп < у мши,тонне именно этого вида ошибок.
Ошибки системы обусловливаются следующими причинами:
элементы системы (персонал, аппаратура, методы, технические
.тайные, материально-техническое обесгечение и связь) непригодны или
се обладают требуемыми характеристиками;
методы организации некачественны.
Ошибки в системе возможны, например, если оператор выпол-
няет задачу неправильно в связи с неправильными методическими ука-
заниями. Дефект в этом случае относится к системе. Среди ошибок
283
оператора необходимо также различать ошибки, влияющие на функцио-
нирование СЧМ, и ошибки, не оказывающие такого влияния. Ошибки
по вине человека, влекущие за собой отказы, являются необратимыми,
так как аппаратура, оказавшаяся неисправной или имеющая харак-
теристики, не соответствующие допускам, как правило, ие может
самовосстаповиться. Ошибки же, не приводящие к отказу аппаратуры,
часто могут быть исправлены.
Поэтому нельзя однозначно отождествлять ошибку человека с на-
дежностью работы человека, так как необходимо знать степень влия-
ния этой ошибки, прежде чем определить связь ее с надежностью ра-
боты. Аналогичная проблема возникает при определении того, насколько
«благоприятны» для совершения ошибок условия выполнения данной
задачи.
Деятельность человека при четкой проработке задачи является
в высокой степени надежной. Это справедливо по крайней мере для
простых задач.
Как показали опыты, оператор, имеющий среднюю подготовку по
набивке перфокарт, делает не более четырех ошибок на каждые 1000 ко-
довых строк; квалифицированные операторы вычислительных машин
для банковских операций после года обучения обрабатывают 5000 строк
без единой ошибки. Для простых или элементарных задач при очень
небольшой подготовке частота ошибок меньше 10-2. После года обу-
чения эта цифра снижается до 10Д
Относительно мала частота ошибок, в основе которых лежит пло-
хая организация производства. Ниже приведены выборочные оценки
частот ошибок различного типа, полученные на основе исследования
23 000 производственных дефектов [196].
Причина ошибки
Нарушение порядка размещения проводников . . . . .
Не установлен элемент .......... . .................
Неправильное подсоединение элементов ........
Использование другого элемента вместо требуемого . . .
Перегрев элемента при пайке .................. . . .
Излишний припой ........ ...........................
Отсутствие пайки ...................................
Использование элемента с неправильными номиналь-
ными значениями параметров ...........................
Оставление проводника незакрепленным ..............
Разбрызгивание припоя .............................
Недостаточность припоя . .................
Некачественная пайка................................
Частота ошибки
0,0G06
0,00003
0,001
0,0002
0,001
0,0005
0,00005
0,0002
0,00003
0,001
0,002
0,07
Ошибки случаются часто, по разнообразие их в каждом производ-
ственном процессе обычно мало.
Инженеры чаще всего проявляют интерес к анализу отказов,
вызванных ошибками человека. Эти отказы классифицируются по их
источникам следующим образом.
1. Конструкторская ошибка, обусловленная неправильным уче-
том человеческого фактора. Конструкция аппаратуры привела к ошибке
оператора, что вызвало отказ СЧМ. Например, требование чрезмерно
точной ручной регулировки приводит практически к невозможности
удержания характеристик технологического процесса в пределах за-
данных допусков.
2. Ошибка изготовления. Ошибки, допущенные при изготовлении
аппаратуры, являются причиной несоответствия ее параметров ука-
занным в чертежах или технических инструкциях. Например, исиоль-
284
зевание другого материала вместо нужного, неправильное соединение
• цементов в схеме, некачественная пайка.
3. Ошибка контроля. Допущена приемка аппаратуры с харак-
теристиками, вышедшими за пределы допусков, или браковка аппара-
туры с характеристиками, находящимися в пределах допусков.
4. Ошибки при установке и обслуживании. Упущение при уста-
новке или ремонте аппаратуры обусловливает несоответствие ее пара-
метров указанным в чертежах или технических инструкциях. Напри-
мер, неверное соединение проводов или неправильное подключение
к клеммам.
5. Эксплуатационная ошибка. При эксплуатации есть отклонения
ст методики, принятой в качестве обязательной. Например, исключение
требуемых операций, добавление ненужных операций, выполнение
операций не в установленном порядке.
6. Неправильное обращение. Нарушены требования при транспор-
тировке, хранении или обращении с аппаратурой. Например, небреж-
ная транспортировка, удары хрупкой аппаратуры.
В этот перечень не включены конструктивные недостатки, не-
смотря на то, что их источником являются ошибки конструктора. При
включении в этот перечень обычных конструктивных недостатков
пришлось бы считать причиной почти всех отказов недоброкачествен-
ную работу человека.
Целью анализа отказов по вине человека является определение
и устранение причин, приводящих к ошибкам, обусловливающим появ-
ление отказов. Однако глубокое исследование каждого отказа обычно
требует чрезмерно больших затрат времени. Поэтому при анализе
отказов по вине человека необходимо прежде всего исследовать наи-
более частые отказы. При этом следует использовать данные о про-
центе отказов по вине человека, приходящихся на конкретную под-
систему пли аппаратуру, цех, отдел или участок. Если такие данные
отсутствуют, необходимо воспользоваться показателями, определя-
ющими интенсивность различных типов отказов. Трудности в получе-
нии точных данных об отказах по вине человека часто возрастают в связи
с стремлением скрыть соответствующие данные, описать отказы в чрез-
вычайно сжатой форме и нежеланием указывать в качестве источника
отказа некачественную работу человека.
Один из способов определения влияния отказов по вине человека
на надежность системы заключается в получении двух показателей
надежности системы: учитывающего все отказы (в том числе отказы,
вызванные ошибками в работе человека) и не учитывающего отказы по
вине человека. Сравнение этих показателей выявляет ненадежность
за счет отказов по вине человека.
Отказы по вине человека происходят главным образом на ранней
стадии испытаний, связанных с разработкой. На этой стадии они до-
стигают максимума, а затем уменьшаются по мере продолжения работы.
Но окончании испытаний, связанных с разработкой, частота появления
.тефектов по вине человека должна уменьшиться до приемлемого значе-
ния и ошибки должны носить случайный характер. При большом коли-
честве аппаратуры процент отказов по вине человека увеличивается.
Если деятельность выражается только в проведении текущих проверок
>’ периодического обслуживания, процент отказов по вине человека
; мепыпается.
Процент ошибок редко носит случайный характер, так как он
бычно связан с непосредственной рабочей обстановкой. Тип н причина
шибки зависят от условий, при которых опа совершается. Ошибки
285
одного типа повторяются лишь is том случае, если об^'словливагощпе
их факторы не устранены.
При анализе качества работы спет.ми следует учитывать ошибки
двух типов: ошибки, вызывающие кагас1рофичсскпй отказ системно
и ошибки, пе вызывающие катастроф нческих последствий. Ошибки
второго типа могут вызвать отказ гс.тько при напряжеинь'Х рабочих
условиях. К ним можно отнести, например, слабое паяное вли свароч-
ное соединение или применение не водностью соответствующего тре-
бованиям материала, что при некоторых условиях может вызвать выход
характеристик за пределы допусков.
Катастрофические отказы по ки.че человека случаются редко;
значительно чаще имеют место отказы, вызванные недостатками про-
изводства. Статистические данные об этих дефектах важны не как источ-
ник информации об отказе, имеющем индивидуальную основу, так как
по обнаруженным отказам, очевидно, \же были приняты меры. Их
важное значение заключается в том, что обнаружение большого числа
подобных дефектов позволяет оценить реальную ситуацию и пред-
сказать ожидаемое число ошибок н дефектов данного типа. Статисти-
ческие данные характеризуют общий уровень производства п общую
атмосферу работы.
Надежность работы человека можно выразить вероятностью по-
явления ошибок оператора в последующих событиях или испытаниях.
Метод, с помощью которого выполняется эта оценка, аналогичен ме-
тоду опенки надежности аппаратуры. Вероятностная оценка качества
работы оператора определяется отношением r/п, где г — число успешно
выполненных задании, п — общее число испытаний. Однако это отно-
шение представляет собой лишь оценку, основанную на имеющихся
конкретных данных, н не может рассматриваться как фактическая
вероятность Рт. Чтобы получить доверительный интервал для Рт, ис-
пользуя результаты экспериментальной оценки отношения r/п, нужно
воспользоваться уравнением (14).
Разработана математическая модель для количественного опре-
деления ошибок, весьма близкая к модели, используемой при анализе
надежности. Эта модель описывается вероятностью появления отказа
в результате совершения ошибки г.
Qt = 1 — (1 — P,F,A (72)
где Р[ — вероятность того, что операция будет выполнена таким обра-
зом, что будет совершена ошибка /; F, — вероятность того, что при
совершении ошибки i произойдет отказ; nt — число аналогичных опе-
раций, при которых может быть совершена ошибжа I.
Если появление отказа обусловливается сочетанием двух оши-
бок, то
Р, = Р,Р2> (73)
где Р, и. Р., — соответствующие вероятности совершения этих ошибок.
Общая вероятность появления отказа определяется выражением
Q.r= 1 _ П (I -QO, (74)
/.=1
где — вероятность того, что в резулптаге совершенных человеком
одной или большего числа ошибок, относящихся по крайней мере
к одному из п классов ошибок, возникнут условия появления отказа.
256
Следует заметить, 'по виды шказон. для которых наиболее близко
д ходи г данная модель, о>'>\ел: >,:. i и в,но i ся ошибшими, определяемыми
контрольных отчетах по таким отказам аппаратуры, как «непронаян-
е соединение» или «плохая сварка», т. е. эго отказы, вызванные ошпб-
„1мп, совершенными в процессе понюряющихся ручных производствсн-
i.ix работ. Для применения модели необходимо иметь оценки Р, для
различных видов ошибок и оценки /у для разных видов изделий.
Методы и рог пози ров ан 11 я надежности работы человека предпола-
гают, что имеются необходимые донные по частоте ошибок, тогда как
на самом деле таких данных очень мало. Все предсказания надежности
основываются па статистических данных по отказам и соображениям
подобия системы, иа которой! базируются эти данные, и системы, для
которой производится прогнозирование надежности.
При отсутствии статистических данных по частотам ошибок уро-
вень предсказаний вряд ли окажется выше догадок.
з. оценка быстродействия оператора И СЧМ
Быстродействие СЧМ определяется продолжительностью цикла
регулирования, равной времени прохождения информации по замкну-
тому контуру «человек—машина». Если СЧМ может быть представлена
в виде цепочки последовательно соединенных звеньев, то продолжи-
лльность цикла регулирования
Гц = Т„п “J" I Ср,
1-- 1
' '.е тои, Сц— соответственно быстродействие опера-горз и z-го машин-
ного звена; п — число машинных звеньев.
При заданной продолжительности 7’ц (определяется общими тех-
..шескпмп требованиями к проектируемой СЧА’) и известных тм, (<игрс-
. лаются характеристиками применяемых техн;: :сскпх устройств.
, ебуемое быстродействие от;ера:ора
Топ < Тп — v tv. = (му
i= 1
• _:е /д — лимит времени, отводимый оператору для решения задачи.
При оценке быстродействия оператор;! необходимо проверить вы-
..олпение условия (76). Для этого следует зг.ать фактическое время
р ешения задачи оператором. Величину т„п можно определить с помощью
'XcnepnMeiiTa.Tbiibix ц теоретических методов. Первые из них псиоль-
. уются в тех случаях, когда имеется реальная система пли ее имитатор,
е. на конечных этапах проектирования СЧМ или в процессе ее ис:;л.;-
.'1ИПП и эксплуатации. На ранних этанах проектирования, koi да
.думая система существует лишь в чертежах, определение времени
щщения задачи оператором возможно лишь с помощью теоретических
те'; одо в.
Поскольку деятельность оператора протекает в условиях воздеп-
ЖВ11Я большого числа факторов, влияющих па ее эффективность,
и также ввиду индивидуальных различий между отдельными опера-
• орамн, время т01Г является случайной величиной. Многочисленные
ьселедовапия показывают, что закон ее распределения является, как
правило, усеченным и несимметричным (рис. 109, а). При этом уста-
новлено, что одни и те же опытные распределения времени т,,,, могут
287
Рис. 109. Типичная форма кривой распределения времени решения задачи
оператором:
а — дифференциальный закон1; б — интегральный закон
быть описаны различными законами, т. е. проверка по статистическим
критериям дает удовлетворительные результаты при сравнении опыт-
ного распределения не с одним, а с целым рядом теоретических законов
распределения. Этим и объясняется тот факт, что в различных иссле-
дованиях используются разные законы распределения. Наиболее
часто встречаются усеченное снизу нормальное распределение, альфа-,
бета- и гамма-распределения.
Знание закона распределения f (т) времени выполнения работы
оператором позволяет решать две важные практические задачи.
1. Определить функцию своевременности выполнения работы
t
q(t)= Р {топ < t] = j f (г) dr. (77)
о
Значение функции своевременности при t = т. е. q пред-
ставляет собой вероятность своевременного решения задачи оператором.
2. Задавшись определенной вероятностью своевременного выпол-
нения работы q, можно определить тот лимит времени /л, при котором
обеспечивается эта вероятность (рис. 109, б). По своему характеру
эта задача является обратной по отношению к первой. Ее можно ре-
шить, если известна функция </ (/).
В настоящее время разработано несколько методов прогнозирова-
ния времени решения задач оператором, различающихся по точности,
сложности, необходимому количеству исходных данных. В зависимости
от конкретных условий их можно применять на разных этапах проек-
тирования и экспертизы СЧМ. Основными из них являются информа-
ционный, последовательно-структурный, сетевой (табл. НО).
Информационный метод исторически явился одним из первых,
который начали применять для прогнозирования времени решения
задачи оператором. Его основу составляет наличие пропорциональной
зависимости между количеством информации, перерабатываемой опе-
ратором при решении задачи, и временем, необходимым для пере-
работки этой информации. Эта зависимость выражается формулой
S//,-
~> (78)
»=1
288
1 a б
289
Сравнительная характеристика методов определения времени решения задачи оператором
Метод Сущность метода Достоинства метода Недостатки метода Особенности применения
1 !нформациоиный Наличие пронорцио- Относительная про- Низкая точность, отсут- Ориентпровочпые
палыюп зависимости стота. возможность ствис адекватных методов расчеты времени на
между временем тот и применения иа ранни?; расчета количества поре- ранних этапах прсек-
Последовательно - ст р у кту р н ы и (ан а л ити- ческии) количеством и нфор ма- ки и Представление дея- тельности оператора в виде цепочки после- довательно выполняе- мых действий .этапах проектирова- ния СЧМ рабатывасмои человеком информации, трудность получения закона распре- деления времени т тирования СЧМ
Последовательно- В ОЗ V 0 Ж КОСТЬ 11 Л ’ 1 е I ромоздкость. необхе- Уточненные пасчеты
отру кту риый (пиита - ционный) jIи я Закина р; с-.р^ДеЛ'-1- ния т ремсни т f дпмость применения ЭВМ на ра ы:вч1’},!\ -л л;ах проектирования СЧМ
Статистичес кая тсо- Определение вре.мс- Возможность полу- Необходимость апрноп- В комбинации с дру-
рия процессов выиол- ни rQn как отношения ченпя закона распре- г.иго получения израме- гимн методами при
нения работы Комб.инированиып количества информа- ции к скорости се пе- реработ ки Комбинация инфор- мационного или после- дов а тель но -структур - иого метода со стати- стической теорией деления времени т 1 он гуов 1 и о_ другими ме- тодами, допущения о нор- мальном .законе’ скорости переработки информации человеком Допущение о нормаль- ном законе распределения скорости переработки ин- ф<) р м а цн и ч ел с вс ко м условии подчинения скорости переработки информации операто- ром нормальному за- кону
Сетевой Представление доя- Возможность аде- Некоторая сложность и Уточненные расчеты
дельности оператора к н.п нот о от ра женин г р о мо зд кос ть (о с о бе н н о на различных этанах
в виде сетевой модели характера деятельна - сти человека и получе- ния закона распреде- ления времени при реализации стохасти- ческой модели) про е ктиро в а и ия С Ч М
где а — скрьгес время рсакшш; fl; — количество перерабатываемой
ci.cpaToj ем вы; ирмацип Л го вида; V,— cropocib переработки инфор-
мации I-го ВИД'!.
Приведем свечения скорости переработки человеком информации
различиях видев:
Вад !1Н(1-о;пации V-, дв. сд./с|
Реакция И'лсора носыты’ощих сигналов .............................. 3,5 — 5,5
iч-1.’1-?нне жн ичсекпх ы,,.ыч (тика li.TIi) ...................... 3.5 —5,5
( т\щс-ствлын-е i. р mI) -ic i пчески х < > i к-р; .и.1 й .. 4,0 — 8,0
Д’>.т( овре\ииное зап- мпигпие иифор-с/.иви..................... К1,1 — 14,4
Поиск орлица > :!•:<. ;> иы ня..................................... 3,5 —9,5
1 годами речевых команд......................................... 7,S—10,6
Снятие иокизании си стрелочных приборов............................ 2,0 —3,0
Для упроштисых расчетов можно использовать обобщенную
формулу
То» = «-ь4’ (79)
где Н — общее количество перерабатываемой информации; V — сред-
няя скорость переработки информации человеком, обычно равная
2—4 дв. ед./с.
Ввиду целого ряда ограничений (см. табл. 110) метод можно ре-
комендовать лищь для прикидочной оценки времени топ в процессе
инженерно-психологической оценки па ранних этапах проектирова-
ния СЧМ.
Последовательно-структурный метод основан па представлении
деятельности оператора в виде суммы последовательно выполняемых
действий. Метод может быть реализован аналитическим путем или
с помощью моделирования на ЭВМ. Общее время находят путем сум-
мирования временных затрат на выполнение каждого действия. При
этом в ряде случаев возможен уют взаимного влияния отдельных дей-
ствий в зависимости от нх характера н места в выполняемой деятель-
ности в соответствии с рекомендациями, изложенными в гл. 2.
При аналитическом методе время решения задачи находится по
(j op муле
п т
топ = У тр, + У Дру, (80)
т —I Щ1
тР(. — время выполнения i-го рабочего действия; тв. — время, затра.
чпваемое на вспомогательное действие, в частности, па переход (мыслен-
ный пли буквальный: перенос руки, перемещение взгляда и т. п.);
а. т — соответственно число выполняемых при решении задачи рабо-
чих и вспомогательных действий.
Преимущества и недостатки аналитического последовательно-
структурного метода такие же, как и информационного метода.
При реализации метода путем моделирования на ЭВМ для каждого
из выполняемых действий должны быть известны законы распределения
времени их выполнения. В соответствии с программой ЭВМ моделирует
время выполнения каждого из действий, а общее время находится
путем их суммирования. Процесс повторяется N раз, в результате
чего получается Л' значений времени топ. По этим значениям строится
закон распределения времени решения задачи и вычисляются его основ-
ные1 характеристики.
290
1
2
Рис. ПО. Структурная схема алгоритма определения времени решения за-
дачи оператором
Моделирование осуществляется в соответствии со схемой, изобра-
женной на рис. НО. Блоки 1, 2, 3, 4 осуществляют ввод исходных
данных, блок 5 проводит собственно моделирование заданное число N
раз. По результатам N реализаций блок 6 вычисляет и выдает на пе-
чать закон распределения времени выполнения задачи, его числовые
характеристики топ и от, вероятность своевременного выполнения
задачи и другие величины. Несмотря на некоторую громоздкость метод
обладает несомненными преимуществами по сравнению с предыду-
щими.
Статистическая теория процессов выполнения работы позволяет
определить время топ. В данном случае ее применяют для описания
процесса переработки информации оператором при следующих пред-
положениях:
средняя скорость переработки информации V в пределах одной
задачи постоянна, но в силу случайных факторов может меняться от
задачи к задаче;
величина V распределена по нормальному закону с параметрами
щр, Су;
объем информации, перерабатываемой при решении каждой за-
дачи, постоянен и равен п.
Зависимость количества переработанной информации от времени
выражается формулой
И (/) = Vt. (81)
Зависимость V (/) является веерной случайной функцией времени
(рис. 111). Для таких функций закон распределения времени, необ-
ходимого для достижения величиной И (/) заданного значения 1г,
имеет вид
'(”-75лД'
(82)
10*
291
Рис. 111. Веерная случайная функция времени выполнения работы
В выражении (82) введены обозначения:
a = mv/<jv, p = h/ov.
(83)
Выражение (82) носит название альфа-распределения. Оно харак-
теризуется двумя параметрами — а и 0. Первый из них является без-
размерной величиной и называется средней относительной скоростью
переработки информации. Параметр 0 имеет размерность времени и
называется относительным объемом работы.
При а> 3 (характерно для большинства видов операторской
деятельности) параметры альфа-распределения приближенно можно
определить по формулам:
i2
— , (84)
'-'т. (,т.
где т(,п и от — соответственно среднее значение и среднеквадратиче-
ское отклонение времени решения задачи.
Использование соотношений (84) позволяет получить функцию
распределения / (т). Функция своевременности при альфа-распределе-
нии имеет вид
q (О = Р {топ < 0 = 0,5— Фо (-у----а), (85)
где Фо — интеграл Лапласа—Гаусса.
Статистическая теория процессов выполнения работы может быть
использована в сочетании с другими методами.
Комбинированный метод заключается в том, что с помощью инфор-
мационного или последовательно-структурного метода находятся
характеристики топ и <тх, затем по формулам (84) определяются пара-
метры а и f, а по формуле (85) — функция своевременности выполне-
ния работы.
При использовании в качестве исходного информационного метода
сначала определяется математическое ожидание ту{ и среднеквадра-
тическое отклонение с у,. скорости переработки информации. Поскольку
предполагается, что она подчинена нормальному закону, имеем
т Гi max Ч* Г, mm V, max — Г; min
ту. =--------9--------, ° у. =--------ё-------> (8Ь)
292
где и V,mlll —соответственно максимальное и минимальное
значения скорости переработки информации /-го вида.
На основании формул (79), (84) и (86) математическое
и средпеквадратическое отклонение времени переработки
цни /-го вида будут
=. = JL _ И' - 2Я' •
ожидание
информа-
(87)
(88)
0 = Р = = 2Я, (1ф т„ - У,- mln)
а' ту 3 (У( max ~г Vi mln)'
Математическое ожидание и дисперсия времени решения всей
задачи находятся суммированием соответственно значений т;- и о,.
Аналогично поступают и при использовании в качестве исходного по-
следовательно-структурного метода. После этого по формуле (85)
определяют функцию своевременности решения задачи.
Применение комбинированного метода позволяет избежать многих
недостатков, присущих информационному и последовательно-структур-
ному методам. В частности, его применение позволяет полечить закон
распределения времени топ. Однако применение метода основано па
ряде допущений, сделанных выше. Это накладывает определенные огра-
ничения на его возможности (см. табл. 110).
Всем рассмотренным методам присущ общий недостаток, заклю-
чающийся в использовании гипотезы о последовательности выполнения
оператором отдельных действий. Такой подход вытекает из предполо-
жений об одноканальности системы переработки информации человеком.
Однако для деятельности человека характерно частичное совмещение
во времени отдельных действий. Поэтому рассмотренные методы дают,
как правило, завышенные значения времени решения задачи опера-
тором.
Сетевой метод дает более адекватное представление о деятельности
оператора. Деятельность оператора также разбивается па ряд отдель-
ных действий, имеющих вполне определенный смысл. Их «масштаб»
зависит от возможной для данной задачи степени детализации деятель-
ности оператора. Такими действиями могут быть нажатие кнопки,
включение тумблера, движение руки к органу управления, перемеще-
ние взгляда, опознание характеристики объекта и т. д.
На языке сетевых моделей эти действия будут называться рабо-
тами, а моменты их завершения событиями. Каждая работа должна
быть охарактеризована в конечном итоге двумя параметрами — мате-
матическим ожиданием и дисперсией продолжительности (времени вы-
полнения) этой работы. Общее время решения задачи оператором равно
продолжительности критического пути. При построении сетевой мо-
дели следует учитывать, что отдельные перцептивные, мыслительные
и двигательные процессы могут быть частично совмещены во времени.
Полное время решения задачи оператором равно длине критиче-
ского пути сетевой модели:
тОп = гпах ^-/< (89)
где L; — длина /-го полного пути.
Величина тс,п представляет собой сумму некоторого числа неза-
'шецмых случайных величин. Поэтому в практике сетевого планпрова.
икя она считается подчиненной нормальному закону распределения.
293
Применительно к деятельности оператора, как отмечал хъ рапсе,
r;:cii[.e,7.f.nciji.<j дслжто йл. трансформировано в уссчш пое снизу нор-
мальное раса, еделепис. Ею параметры (или, что то же самое, пара-
метры Кри" ЧЧССЕО! О IiyUl)
где /г — число работ, лежащих па критическом пути; ту и a'j —мате-
матическое ожидание и дисперсии продолжительностей критических
работ.
Параметры тн и o’t исходного (неусечепного) закона связаны с
параметрами ту и соотношениями:
Ту = тн —сти5; (91)
Д = о?, (1 - UB); (92)
П _ Train — Ти . /одх
_ —
r С „ 2
d = г__- е
К 2л
1
С~ ’
(94)
(95)
где Tmtn— минимальная продолжительность критического пути; с —
нормирующий множитель.
Решая систему уравнений (91)—(95), можно найти искомые вели-
чины г,,, стуф, с. Решение удобно проводить графоаналитическим мето-
дом. Для этого из уравнения (91) получим
В1 =
Ф1
(96)
Затем графическим путем, задаваясь различными значениями тн,
строят графики функций Вг = фт (тп) и В2 = ф2 (тн), соответствующие
выражениям (94) и (96). Значение тн, удовлетворяющее равенству
В-i = В2, будет искомым. Значение оф, необходимое для построения
функций фц (тп) и ср2 (тп), находится из выражения
стн = сту + (S. “ S)2 + (Tmin - fH) (fH ~ fy), (97)
которое следует из формулы (91) после подстановки в него (92) и (93).
После определения тп и <тф из выражения (94) находят величину норми-
рующего множителя с.
Функция своевременности выполнения работы при усеченном снизу
нормальном законе распределения
t
Ч (0 = Р {ТОП < t] ~ с f (хн) ^тп =
Т 1Г.!П
(98)
294
Сетевой метод обладает несомненными преимуществами по сравне-
нию с другими рассмотренными методами. Во-нсрвыт, он наиболее
<•: (екватио учитывает структуру деятельности оператора (последова-
ц-льно-параллельпый характер выполнения отдельных действии).
Во-вторых, с его помощью время решения задачи может быть описано
усеченным снизу нормальным законом распределении, т. е. кривая
распределения имеет свою наиболее типичную форму (является унимо-
дальной, несимметричной и усеченной). В-третьпх, данный мн од не
накладывает никаких ограничений на вид законен распределения вре-
мени выполнения отдельных действий.
Точность метода может быть существенно повышена, если вместо
детерминированной рассматривать стохастическую сетевую модель
с реализацией ее па ЭВМ. В этом случае для каждой цепочки парал-
лельно выполняемых работ ЭВМ вычисляет (в соответствии с задан-
ными законами распределения) значения времени выполнения каждой
из таких работ и в качестве элементов критического пути берет наи-
большее из полученных значений. Следовательно, критический путь
может меняться в каждой реализации модели. Это еще более полно
отражает особенности деятельности человека: при каждом решении
задачи могут возникать свои трудности, своп «критические» участки,
которые определяют общее время выполнения работы.
Проведенный анализ показывает целесообразность использования
сетевых методов (как детерминированных, так и стохастических) для
априорной оценки времени решения задачи оператором и быстро-
действия СЧМ на ранних' этапах' их проектирования.
При использовании рассмотренных методов в качестве исходных
данных следует брать временные характеристики, приведенные
в табл. НО. При этом нужно иметь в виду, что там приведены усред-
ненные значения временных характеристик, без учета конкретной
конструкции РМ. Однако известно, что даже перестановка одного
прибора на панели может существенно изменить значения временных
характеристик. Учет особенностей конструкции РМ при определении
времени топ может быть проведен по способу статистического эталона.
Способ основан на результатах многочисленных экспериментальных
исследований, обобщенных методами многомерного регрессионного
анализа. Он обеспечивает высокую точ юсть определения времени
решения задачи оператором.
4. инженерно-психологическая оценка
ПРОЕКТОВ СЧМ
Цель оценки — определение степени соответствия создаваемой или
действующей СЧМ поставленным инженерно-психологическим требо-
ваниям. Оценка инженерно-психологическою уровня СЧМ произво-
дится на стадиях планирования, разработки, внедрения и функцио-
нирования СЧМ.
На стадии планирования работ по созданию СЧМ плановый ниже,
нерно-психологическпй уровень создаваемых систем должен опре-
деляться на основе анализа тенденций н задач системы в прошлом пе-
риоде и их экстраполяции на планируемый период с учетом выделен-
ных ресурсов. Корректировка планов создания СЧМ должна осуще-
ствляться в соответствии с прогнозом развития СЧМ данного класса,
а также направлений науки и техники, в наибольшей степени способ-
ствующих повышению инженерно-психологического уровня СЧМ.
295
Рис. 112. Структура инженерно-психологических показателей
На проектных стадиях создания СЧМ оценка инженерно-психоло-
гического уровня должна использоваться для выбора направлений
проведения НИР, связанных с повышением инженерно-психологиче-
ского уровня СЧМ, осуществления инженерно-психологической экспер-
тизы проектов.
На стадии внедрения и функционирования СЧМ оценку достиг-
нутого инженерно-психологического уровня необходимо использовать
для определения направлений дальнейшего развития системы.
Базовая структура инженерно-психологических показателей при-
ведена иа рис. 112. Эта структура может дополняться и уточняться
при оценке инженерно-психологического уровня различных классов
СЧМ. Показатель управляемости характеризует степень приспособлен-
ности СЧМ к непосредственной работе человека-оператора по управ-
лению системой и учитывает также организацию работы операторов.
Показатель комфортности деятельности учитывает показатели рабочей
среды и конструкции РМ. Показатель обслуживаемости характеризует
степень приспособленности системы к профилактическому обслужи-
ванию, ремонту и подготовке к применению. Показатель освояемости
характеризует степень приспособленности системы к своевременному
и качественному освоению ее человеком-оператором. Показатель ка-
чества взаимодействия оператора с системой определяет степень при-
способленности системы к эффективному взаимодействию с оператором.
Определение значений инженерно-психологических показателей
имеет следующие особенности. Единичные показатели, для которых
существуют теоретические и эмпирические зависимости инженерно-
психологического показателя от параметров системы, необходимо опре-
делять расчетным пли (и) регистрационным методом. Единичные по-
казатели, для которых такие зависимости не известны в настоящее
время или не существуют, необходимо определять экспертным методом
с использованием лингвистических высказываний.
Комплексные показатели определяются расчетным методом, ко-
торый основан на последовательной композиции единичных показа-
296
с учетом их весовых коэффициентов в комплексные в соответствии
- иерархической структурой инженерно-психологического показателя.
При композиции необходима единообразная форма представления
(-И1ИПЧНЫХ показателей. Эго осуществляется аппроксимацией их зпа-
чжшп. определенных расчетным или (и) регистрационным методом,
лингвистическими высказываниями.
Исходной информацией для расчета весовых коэффициентов яв-
ляется матрица экспертных парных сравнений показателей.
Определение инженерно-психологического показателя проекта
СЧМ осуществляется в следующей последовательности.
1. Принимается решение о необходимости дальнейшей детализа-
ция (см. рис. 112) структуры показателя проекта СЧМ. При отсутствии
-акой необходимости структура принимается без изменений. В про-
тивном случае осуществляется дальнейшая детализация показателей.
2. Определяются значения единичных показателей. Для единич-
ных показателен, определенных регистрационным или (и) расчетными
методами, осуществляется аппроксимация их значений лингвистиче-
скими высказываниями. Составляются матрицы парных сравнений
показателей качества для расчета весовых коэффициентов. Определяется
числовое значение показателя инженерно-психологических уровней
проекта СЧМ в соответствии с его структурой и правилом композиции,
приведенным ниже.
Основные принципы использования лингвистических высказыва-
ний при оценке инженерно-психологических показателей проектов
С.ЧМ сводятся к следующему.
Прн экспертном способе оценки некоторых единичных инженерпо-
гсихологических показателей проектов СЧМ эксперт дает оценку
в условиях неопределенности, которая связана с нечеткостью опре-
деляемого понятия. Столкнувшись с нечеткостью, эксперт вынужден
прибегать к качественным, имеющим неточные значения, понятиям,
г. е. пользоваться при оценке лингвистическими высказываниями
типа «Система имеет недостаточно высокое значение показателя х»,
Показатель х почти удовлетворяет требования ТЗ» и г. д.
Решая задачу оценки инженерно-психологических показателей
проектов СЧМ, необходимо, во-первых, найти способ формализации
лингвистических высказывании при экспертной оценке показателей
л. во-вторых, учитывать значения показателей в лингвистической
форме наряду с показателями, оцененными расчетными или (и) регн-
i грационными методами. Применение понятия лингвистической пере-
гнанной и нечеткого множества дает возможность последовательно ре-
шить эти задачи.
При оценке показателей экспертным методом используют лингви-
стические переменные двух типов:
1. Лингвистические переменные, соответствующие рассматривае-
мому показателю в виде bj [й(х;)]; / = 1,5, где х;— название t-ro
показателя; k — лингвистическое значение, выраженное первичным
ермом «Качественно» для лингвистической переменной «Качество»;
'; — модификатор для лингвистического высказывания (в частном
лучае может отсутствовать).
Принята следующая номенклатура модификаторов:
bj — «не»
bz — «очень»
Ь-л — «достаточно»
Ьл — «почти»
Ьъ — «высоко»
, «более или менее»
297
Пащшмер, запись Ь3 [/г (пока-
затель времени освоения)] озна-
чает, что по показателю времени
освоения проект некоторой СЧМ
достаточно удовлетворитслей.
2. Лингвистическая перемен-
ная «Величина». В ее терм-множе-
стве три первичных терма: «высо-
кий», «средний», «низкий» («2, Ст,
соответственно), заданных на
интервале [0, 1].
Нечеткие множества, соотве-
тствующие этим трем лингвисти-
ческим значениям, представлены
иа рис. 113, а их аналитическое
представление имеет вид
«высокий»: = 0,2/0 + 0,22'01--
+ 0,24/0,2 + 0,32/0,3+ 0,4,0,4 —
+ 0,55/0,5 + 0,7/0,6 + 0,85/0,7 —
+ 0,94/0,8+ 1/0,9 + 0,85/1;
Рис. 113. Нечеткие множества трех
видов
«средний»: = 0,2,'0 + 0,275/0,1 0,4/0,2 + 0,7/0,3 + 0,95/0,4 +
+ 1/0,5+ 0,95/0,64- 0,7/0,7 -J- 0,4/0,8 + 0,275/0,9 4- 0,2/1;
«низкий» := 0,95/0+ 0,94/0,2 + 1/0,1 + 0,85/0,3 + 0,7/0,4 +
+ 0,55/0,5 + 0,4,0,6+ 0,32/0,7+ 0,24/0,8+ 0,22/0,9+ 0,2/1.
Здесь число справа от наклонной черты есть число из интервала
[0,1]; слева — значение его функции принадлежности к нечеткому
множеству, имеющему одно из трех вышеприведенных названий.
Терм-множество переменной «Величина» образуется с помощью
термов а2, а3, at и модификаторов b-t— Ь,-.
Под значением показателя будем понимать степень соответствия
системы (подсистемы) показателю, представленному в форме Ь/ [k (+)],
которая выражается в терминах значений (нечетким множеством)
лингвистической переменной «Величина».
Оценку инженерно-психологического показателя эксперту необ-
ходимо осуществлять в следующей последовательности: формирование
показателя приписыванием к рассматриваемому показателю подходя-
щего, с точки зрения эксперта, лингвистического значения из терм-
множества лингвистической переменной «Качество»; оценивание для
рассматриваемой системы (подсистемы) ее соответствия сформирован-
ному показателю с помощью подходящего лингвистического значения
из терм-множества переменной «Величина».
Таким образом, в общем случае опенка дается в виде высказывания
Ь, [А (+)] ; = bk- 1 = 2, 3, 4; /, k = 1Л
В частных случаях модификаторы в правой или левой части могут
отсутствовать. Эксперту разрешается пользоваться составными моди-
фикаторами (модификаторы со связками «и» и «или»), а также слож-
ными модификаторами (модификаторы вида число модификаций
для простоты ограничено двумя).
Проиллюстрируем сказанное иа примере лингвистического выска-
зывания: на bj [качественно (Показатель освояемости системы тестовых
программ)] : = не достаточно высокий.
При оценке комплексных показателей в общем случае наряду
с показателями, оцененными экспертным методом, необходимо учиты-
вать показатели, оценка которых осуществлялась расчетными или (и)
298
j < гпстгашюпшлмп методами. По этой причине следует для ранее оце-
ненных нока.н!гелей давать опалку ^ислгертпь’М методом в соответствии
с ;Н! I! C,’i! 11! 1,:Г>ЫН:С.
Выаис.icinie комплексных ю 'К'ыетелеп исущсовлн; гея последова-
тельней композицией еднкн-тых и. казсыыъя ь комплексный но сле-
дующему правилу:
А | Л,- (Л1: = [* Hi)i П Щ Н (x_)j П • П р Щ)],
г;:е выражение в левой част ечх.пялсгсуст комплексному показателю
inuueiiepiio-nciixo.'ioi ическсго уровня ироекгч СЧМ; Л (х,)— Сй пока-
за гель, состоянии! из первичною гер.ла лингвистической переменной
«Кячесгвок н названия !-го пока-щтеля в соответствии со структурой
инженерно-психологическою показателя проекта СЧМ; А, [/: (х,)]—
значение '-го показателя; «, — весовой коэффициент г-го показателя;
и — число единичных показателей, сисишляющнх комплексный пока-
затель х; П —операция пересечении, соответствующая операции min.
Приведем определения используемых терминов:
Нечеткое множество А — класс событий и,, и.,, ..., ип в универ-
сальном множестве (области рассмотрения) U, если для событии, опре-
деляющих множество, переход от принадлежности к непринадлеж-
ности множеству А непрерывный.
Функции принадлежности ид — характеристика нечеткого мно-
жества. Ставит в соответствие каждому элементу и, С U число pi/, (и)
из интервала [О, 1], характеризующее степень принадлежности эле-
мента и множеству Л.
Лингвистическая переменная—набор [х, Т (х), G, U, Л!], где
х—название переменной; Т (х)— ее терм-множество пли множество
названий лингвистических значений переменной х со зщщепиями из
универсального множества U с базовой переменной «; G — синтакси-
ческое правило, порождающее названия значений переменной х; Л1 —
семантическое правило, которое сгагяи в соответствие каждому линг-
вистическому значению переменной х его смысл Л1 (х), т. е. нечеткое
множество Л1 (х) универсального множества U.
Числовые значения весовых коэффициентов показателен качества
вычисляются в результате обработки матрицы экспертных парных
сравнений показателей, составляющих комплексный показатель
инженерно-психологического уровня проекта СЧМ. Метод основан
па процедурах, изложенных в работе |6б]. Числовые значения интен-
сивности предпочтения заносятся в матрицу А = а,;z Ц вида п х п
в соответствии с правилом а,у — 1 а,у п следующими данными:
Инт(нсивнссть пре дпочпа инн Определена:
1 Равны по внешности
3 Слабая предпочтительность
5 Сильная предпочтительность
7 Доминирующая предпочтительность
9 Абсолютная предпочтительность
2, 4, 6, 8 Промежуточные значения
Метод вычисления весовых коэффициентов реализован в виде
подпрограммы V/G0 0.1, входящей в комплекс программы PCQV.
Программное обеспечение расчета инженерно-психологического
показателя проекта СЧМ базируется па следующих предпосылках.
Задана иерархическая структура инженерно-психологического по-
казателя проекта СЧМ, известны экспертные опенки значений единич-
ных показателей в виде лингвистических высказываний.
299
Для единичных показателен, определяющих некоторый комплекс-
ный показатель, составлена Maipun,: и.-.рьых отношений предпочтения.
Требуется определить значение показа leaa нижеперпо-ксихологиче-
ского уровня проекта СЧМ.
Метод основывается па выполнении операции последовательной
композиции единичных показателей в комплексный по правилу:
A [k (х)1 = Агр р (х,)] П А*‘ |* (х,)] Г1 - - - П [4 (х„)|.
Удобной формой кодирования иерархической структуры показа-
теля является скобочная линейная запись, которая эквивалентна
синтаксическому дереву вывода в некоторой контекстно-свободной
грамматике. Выполнение операции композиции возможно только при
единообразной форме представления значений единичных показателей.
Возможность представления лингвистических высказываний в виде
скобочной линейной записи, удобной для машинной реализации, ба-
зируется на том, что лингвистические высказывания, являющиеся
значениями некоторой структурированной лингвистической перемен-
ной х (ее терм-множество можно задать алгоритмически), порождаются
контекстно-свободной грамматикой следующего вида:
G = (VIP Vt, Р, Т),
где VfI {Г, А, В, С, D, Е, F; И, 1, /г};
Vi- {bm, (,), Ср и, или], m = 1 ч- 6, / = 2 -ц 4.
Система правил р имеет вид:
Т-+ (Л) S-* (Р) Е-> (ED)
Т^(В) В-> (Е) С-* (Н)
Т-*(С) D->(FA) С-+ (/)
А -> (с„) F -> (йу) Н -> (k и К)
А -> (с3) F-> (b2) I -» (/г иля К)
А -* (Cj) F(Ьз) {А)
k- (В)
На примере лингвистической переменной «Величина» ниже приве-
дена интерпретация множества VH U ^т-
Символ Определение А Терм простой Т Терм В Терм с модификацией С Составной терм Е Терм с двукратной моди- фикацией D Терм с однократной мо- дификацией F Модификация bi Модификаторы Н Составной терм со связ- кой «и» Интерпретация Высокий; средний; низкий Очень высокий, не очень высокий Не очень высокий Не очень высокий, очень низкий Очень, слегка, более или менее Не высокий и не очень низкий
ЗСО
I Составной терм со связ- Более или менее средний
кой «или» пли не очень высокий
К Вспомогательный терм —
<п», «пли.» Лингвистические связки —
Введенные литеры переводятся во внутреннее представление,
ь качестве которого используются не сами символы, а ссылки на них:
Символ Т А В С D Е И I «1
Ссылка 1 11 12 13 121 122 131 132 111
Символ а., Со с4 F К «и» «или» ( )
Ссылка 1112 1113 1114 1221 1311 1312 1322 7 9
Символ bi Ь, Ь; b.t Ьц
Ссылка 12121 12122 121123 12124 12125 12126
Изложенный выше метод расчета показателя инженерно-психоло-
гического уровня проекта СЧМ реализован в программе PCQV. Основ-
ные этапы выполнения программы:
1, Представление исходной структуры показателя в виде скобочной
линейной записи.
2. Поиск очередного показателя в массивах МЕР (/), GG (/?).
Образование массивов правил вывода для лингвистического высказыва-
ния, соответствующего найденному показателю.
3. Нахождение числового значения рассматриваемого показателя.
4. Определение весовых коэффициентов для единичных показате-
лен, составляющих комплексный показатель.
5. Осуществление операций композиции единичных показателей.
6. Проверка логического условия. Если MIDL (IR— 1) = 1,
перейти к п. 8, иначе перейти к п. 7.
7. Удаление из массива M1DL вычисленных показателей. Переход
к п. 2.
8. Усреднение значения показателя инженерно-психологического
уровня проекта СЧМ.
9. Печать результатов вычисления.
Описание программы.
Наименование: PCQV.
Назначение: для определения показателя инженерно-пснхологи-
чсского уровня проекта СЧМ.
Язык программирования: Фортран IV.
Обращение:
CALL PCQV (MUA2, MU АЗ, MUA4, АР, ММР, GG, GGR, МЕР,
LI, L2, L3, SSM, Я1, ALFA, SMM, SGR, PSQ, A, DI, DVS, С,
Е, SUM, PG, МР\, LG, МР2, PGR, LGR, DMIDL, SCOB, MIDL,
SEM\.
Входные массивы:
MUA2— массив, представляющий собой лингвистическое значение
’-Высокий» для лингвистической переменной «Величина».
йШЛЗ — массив, представляющий собой лингвистическое значение
-Средний» для лингвистической переменной «Величина».
MUA4 — массив, представляющий собой лингвистическое значение
-Низкий» для лингвистической переменной «Величина».
.1Р — массив матриц парного отношения предпочтения.
301
ММР — миссии лингвистических высказываний для единичных
показателей.
GG— массив комплексных сок 'зтелей, пхо.лпцих п исходную струк-
туру показателя проекта СЧМ (левая часть сис:смы правил 1 раммат сил,
представляющей собой исходную струкпрт 'юказа ic.isi).
GGR — массив, содержащий правые части сискмы правил грамматики.
МЕР — массив единичных показателей.
L\ — массив числа is матрице, содержащей правые части высказываний
для единичных высказываний.
Л2 — массив числа строк в матрице, содержащей левые части высказы-
ваний для единичных показателей.
ТЗ— массив числа строк (столбцов) матрицы парных отношений
предпочтения для комплексных показателей.
Выходной параметр:
SO;]— искомое значение показателя инженерно-психологического
уровня проекта СЧМ.
Рабочие массивы:
MIDL — массив, содержащий скобочную линейную запись исходной
структуры.
SCOB — массив пронумерованных скобок.
ALFA — массив, в который заносятся рассчитанные значения весовых
коэффициентов.
SGR — массив, формируемый в результате композиции единичных
показателей.
А1— массив, представляющий собой матрицу парных отношений
предпочтения для комплексных показателей. Выбирается из АР.
Используемые подпрограммы (рис. 114):
ТОМ} —для получения массива SCOB.
VIL0 0] —для определения коэффициентов весомости показателей.
TAVR— для вычисления значений единичных показателен:
SCL1N — для построения скобочной линейной записи.
ARRAY—осуществляет преобразование n-мерных матриц в одномерные.
Требуемая намять: 10,8 кбайт оперативной памяти.
Время счета: около 10 мин.
Рис. 114. Схема взаимодействия подпрограмм
302
5. АЛГОРИТМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ СЧМ
Анализ a.Ttoi'i:।."ся 1"лм1лhi оператора можно проводить на
системном и онерацяошю-нсихо игичесхо.м уровнях. На системном
\| овне алгоритм рзссм.,тцивается ках целое н вы-и'.тоете я общая психо-
логическая и физиологическая специфика работы оператора и системе.
, пер ациои по-псн холот ii'iecMiii уровень подразумевает расчленение
илюрптма па элементарные операции или блоки операций. В настоящее
время наиболее распространенным методом исследования иа онера-
иионно-пспхолоп! песком уровне является операционно-структурный
метод описания дсятелыюстп человека-оператора, основанный на алго-
ритмическом описании деятельности.
Приведем основные опеределеппя, на которых базируется этот
метод.
1. Алгоритм — точное предписание о выполнении в определенной
последовательности элементарных операций (из системы данных опе-
раций) для решения любой из задач, принадлежащих к некоторому
классу.
2. Понятие «элементарная операция» относительно и зависит ст
особенностей системы, выполняющей эти операции. Критерием элемен-
тарности операций при анализе деятельности человека является его
способность выполнять их как единый целостный акт. В качестве эле-
ментарных операций при алгоритмическом анализе принимают опера-
торы и логические условия.
3. Оператор -—элементарное действие, воспринимаемое как единое
целое.
4. Логическое условие — условие, определяющее, какой из возмож-
ных операторов будет иметь место при выполнении или невыполнении
этого условия.
С помощью алгоритмического анализа решают следующие задачи:
исследование влияния сложности алгоритма иа качество работы
человека-оператора; распределение функций между человеком и маши-
ной, обоснование степени автоматизации, трудового процесса на этапе
проектирования СЧМ в зависимости от сложности алгоритма; разра-
ботка алгоритмов работы человека-оператора при проектировании
СЧМ; проведение ннжеперпо-психологической экспертизы существую-
щих образцов техники па этапах испытаний и эксплуатации в целях
выявления наиболее сложных элементов деятельности и планирования
на этой основе конструктивных доработок; исследование вопросов про-
фессионального обучения человека-оператора, его подготовки на трена-
жерах, а также разработка количественных критериев оценки эффектив-
ности обучения.
Существует две основные формы записи алгоритмов: логическая
схема алгоритма и блочная схема алгоритма.
В логической схеме алгоритмы записываются в строчку в виде
последовательности операторов и логических условий. Операторы
обозначаются прописными буквами латинского алфавита, а логические
условия — строчными. После каждого логическою условия стоит на-
чальная нумерованная стрелка; конечная стрелка с таким же номером
стоит перед каким-либо другим членом алгоритма. Работа алгоритма
начинается с того, что срабатывает самый левый член схемы. Если это
оператор, то за ним сраоашвает тот член схемы, который стоит непо-
средственно справа. Если же предыдущий член —логическое условие,
то возможны два исхода:
303
логическое условие выполняется — должен сраг стать следуюшни
за ним член справа;
логическое условие ие выполняется — должен сработать тот член
алгоритма, к которому ведет начальная нумерованная стрелка, стоящая
после данного логического условия.
Если необходимо, чтобы работа алгоритма не прекращалась после
выполнения ряда операторов н логических условий, вводится специаль-
ное обозначение, «всегда ложное логическое условие» — и. Поскольку
это условие всегда не выполняется, после него во всех случаях должен
срабатывать член алгоритма, указанный начальной нумерованной
стрелкой, стоящей после всегда ложного условия.
Рассмотрим гипотетический алгоритм, описывающий вариант
схемы работы оператора с информационной моделью. Пусть структура
этого алгоритма включает: At — нахождение индикатора, изменившего
показание; А2 — запоминание его номера; — считывание показания
с измерительного прибора; Л, — умножение полученного показания
на 3; А5 — установка первой пары переключателей в требуемое положе-
ние; Лв — то же, для второй пары; А- — ожидание поступления нового
сигнала; — проверка условия, был ли помер полученного сигнала
нечетным; р2 — проверка отсутствия поступления нового сигнала.
Имея в виду, что операторы Д5 и Л6 не должны одновременно
сработать, для их разделения введем всегда ложное условие ы.
В соответствии с рассмотренными правилами и принятыми обозна-
чениями логическая схема для этого алгоритма будет иметь вид
3 12 12 3
I ^i^zAs^tPi | А5ы | 1- А$ J. р21 Л7.
Достоинством этой формы является компактность записи.
В блочной схеме алгоритма операторы обозначаются прямоуголь-
никами, а логические условия — ромбами (рис. 115). Внутри каждого
прямоугольника и ромба записывается смысл данного члена а.Цорит.ча.
Если проверяемое логическое условие выполняется, тс. управление
передается по стрелке с номером 1. Если это условие не выполняется —
по стрелке с номером 0. Достоинством этой формы является наглядность
записи.
Важнейшим достоинством такого подхода является возможность
алгоритмически описать не только внешние физические действия чело-
века-оператора, но и его психическую деятельность, в частности, мысли-
тельную. Эти преимущества алгоритмического анализа позволяют
решать вопросы, связанные с распределением функций в системе, решать
новый, остро поставленный практикой вопрос — проектировать деятель-
ность человека в системе, се структуру, динамику; позволяют обосновать
способ включения человека-оператора в систему: последовательно или
параллельно с машиной.
Поскольку алгоритмическое описание представляет собой описание
структуры деятельности, то, зная характеристики элементарных опера-
ций, можно найти аналогичные характеристики всего алгоритма в целом.
Влияние режима работы может быть учтено тем, что для каждого из
режимов характеристики элементарных операций будут различными.
В необходимых случаях изменение режима работы учитывается измене-
нием структуры алгоритма, т. е. изменением объема и состава элемен-
тарных операций. Например, в экстремальном режиме могут добав-
ляться мыслительные операции. То. что при нормальных условиях
осуществляется автоматически, па уровне навыка, в экстремальном
режиме может требовать поиска забытого решения и т. Д. Это обуслов-
ит
Рис. 115. Запись алгоритма деятельности оператора в виде блок-схемы
лено тем, что действие экстремальных условий может приводить к затор-
маживанию некоторых процессов п «\т аге» приобретенных ранее
навыков.
Наиболее интересными количественными показателями, которые
имеют определенный психофизиологический смысл и мог> i быть вычис-
лены при алгоритмической записи трудового процесса, являются пока-
затели стереотипности и логической сложности алгоритма. Показатель
стереотипности оценивается по наличию в алгоритме непрерывных
последовательностей операторов без логических условий, а также по
длительности этих последовательностей. Этот показатель определяется
по формуле
Z = Р<°%<0), (99)
0 1
1де Афг0) — число последовательных операторов в группе без логических
условий по 1, 2, k членов; Р(ф’ — частота таких групп.
Показатель стереотипности достигает максимального значения,
равного k, когда в алгоритме пет логических условий, т. е. последова-
тельность действий человека-оператора однозначно детерминирована и пе
зависит ии от каких условии. Если деятельность оператора имеет мак-
симальное число возможных вариантов, ее стереотипность наименьшая.
Показатель логической сложности определяется выражением
т
L = £ Р*Л)ХУ), (100)
305
г;ж Х*л) — число проверяемых логических условий в группе из 1,
2. .... in таких улмй. — чистота таких групп.
31от гокалпиль < i:; < ;;еллс г ьс«Сходимость перестройки системы
i'.ci inii'f л случке liSKiencHiis: спспмы сигналов. Он обусловливает
характеристику, (брато;. ю стерео-,киности, и может быть использовал
для опенки дипгмнчссюто компонента деятельности человека-опера-
тора. Возможные пределы изменения этого показателя 0 с L. < п>.
Рассмотрим гозможцость использования этих показателей для
кслпчестьеппоп спснгеи сложности алгоритма; для этого перепишем
в укрощением виде алгоритм, уже упоминавшийся в этом параграфе;
В алгоритме четыре группы операторов — три из них (Д-, Лв и А-)
вкли-.ч; ют по одному оператору, а одна (ЛИ2Л3Л4) — четыре оператора:
Z =-4-1 +-“—4; Z = 1,75.
4 4
Логические условия распределены по двум группам, в каждой по
одному:
2
L =-=-•!; В= 1.
Рекомендуется следующий порядок работы по количественной
оценке сложности алгоритма трудового процесса:
изучение деятельности человека-оператора на кенкретной аппара-
туре по эксплуатационной документации;
описание порядка действий! человека-оператора;
описание членов алюритма;
выявление операторов и логических условий;
составление логической схемы алгоритма трудового процесса;
расчет показателей стереотипности и логической сложности по
формулам (99) и (100)
Следует иметь в виду, что в ряде случаев оказывается более удобным
получение показателей стереотипнее'!и и логической сложности путем
деления числа операторов на число групп операторов и числа логических
условий на число групп логических условий.
Ках правило, описанные показатели используются наряду с дру-
гими, например, такими, как средняя скорость переработки информации
и интенсивность выполнения алгоритма.
Кроме описанных показателей для опенки алгоритмов могут быть
использованы и нормированные коэффициенты. Пусть алгоритм состоит
из N членов (Л;о элементарных операторов и Л'л логических условий),
распределенных соответственно по па и пя группам. Начиная с левого
края, разобьем алгоритм на комплексные группы, включающие по одной
группе элементарных операторов п логических условий. Пусть каждая
комплексная группа содержит т элементов, из них т0 элементарных
операторов и тя логических условий. Стереотипность алгоритма за-
висит от:
числа элементарных операторов в алгоритме; при N = const чем
больше Лф, тем больше выражен стереотипный компонент;
числа rpj пи операторов; при N ' const и N6 ~ const с уменьшением
п0 уилнчивается с |ерсот1шный компонент алгоритма;
306
общего числа членов алгоритма; при Л'1; “ и — const
с ростом Л' (с добавлением логических условий) \ мшп.щается стереотип-
пай компонент алгоритма;
распределения операторов но комплексны:.; 1; уииам
Эти факторы можно учесть отношением ,V(, .V. хариктсризиошим
долю элементарных операторов в алгоритме, и огп’ппенпями Л,,
и mai' tn,, характеризующими распределение one; агоре» по группам.
Тогда можно записать выражение для нормированного коэффи-
циента стереотипности в виде произведения этих отношений:
или после преобразования
T---1
(101)
Естественно, что максимальная велич;тна /<1!С не может быть
больше 1.
По аналогии можно записать выражение для нормированного
коэффициента логической сложности
Кпл
(102)
Следует иметь в виду, что разбиение алгоритма па комплексные
группы при вычислении Кнс проводится, начиная с первой группы опе-
раторов, а при вычислении Кпл — с первой группы логических условий,
т. е. предшествующая ей группа элементарных операторов пе учиты-
вается, поэтому в выражении (102) вместо Л’ записано К*.
Как показывают экспериментальные исследования, если 0,25 С
<3 Кис < 0,85 и /<пл с 0,2, то можно считать. ч:о при реализации
данного алгоритма достаточно полно учтены возможности человека.
При Кис 0,9 функции оператора следует передать машине.
Для оценки трудовой деятельности человека-оператора с помощью
коэффициентов Кис и Аил необходимо в соответствии с эксплуатацион-
ной документацией составить описание членов алгоритма, выявить
в соответствии с приведенными определениями операторы п логические
условия, составить логическую схему трудового процесса, определить
число групп операторов па в алгоритме, число ipynn логических усло-
вий пл в алгоритме, общее число членов ;V алгоритма, разбить алгоритмы
на комплексные группы, определить число элементов mt в каждой
комплексной группе, число элементарных операторов mni в каждой
комплексной группе, число логических условий щл;- в каждой комплекс-
ной группе, вычислить по формулам (101) и (102) значения коэффициен-
тов соответственно /\„с и /<„л, если 0,85 > Л'„с >0,25 и Кил =£ 0,2,
можно считать, что при реализации данного алгоритма возможности
человека-оператора учтены в достаточной мере,
307
6. ОЦЕНКА ИНФОРМАЦИОННОЙ НАГРУЗКИ ОПЕРАТОРА
Такая oneiiK,) является реализацией динамического подхода к НПО
СЧМ. Опа заключается в проверке и предотвращении условий, вызы-
вающих информационную перегрузку оператора. Оценка выполняется
с помощью ряда показателей (табл. 111).
В табл. 111 приняты следующие обозначения:
тР — общее время; в течение которого оператор занят обработкой
поступающей информации;
Уобщ — общая продолжительность дежурств оператора за пультом
управления;
Л'о — число сигналов, обработанных оператором в условиях очереди на
обслуживание;
N — общее число поступивших сигналов;
тпр. доп — допустимое время пребывания информации в звене «человек-
оператор»;
топ — время обработки сигнала (сообщения) оператором.
Информационная перегрузка будет отсутствовать, если фактические
показатели работы оператора не будут превышать соответствующих
допустимых значений, т. е. при выполнении условия
Xi < А', доп,
(ЮЗ)
где Х[ — фактическое значение i-ro показателя (коэффициент загружен-
ности, период занятости и др.); Аф дои— предельно допустимое значение
г-го показателя, определяемое на основании анализа психологических
и физиологических закономерностей деятельности оператора (см.
табл. 111).
Таблица 111
Показатели информационной нагрузки оператора
Показатель Смысл показателя Обозначение Предель- но допу- стимое значение
Коэффициент за- груженности Относительное значение^ времени, занятого операто- ром непосредственной ра- ботой за пультом управле- ния ТР 11= 7— общ 0,75
Период занятости Время непрерывной, без пауз, работы т * зан N 0,15 мип
Коэффициент оче- реди Относительное число сиг- налов, обработанных опе- ратором в условиях очере- ди на обслуживание 0,4
Длина очереди сигналов Число сигналов, одно- временно требующих вни- мания оператора (удержа- ния их в памяти) к 3
Время ожидания Появление дефицита вре- тош ^пр. доп”’
начала обработки сигнала мсни в работе оператора топ
Скорость поступ- ления информации Количество информации, поступающей в единицу времен и ^ОП 4 дв. ед./с
ЗОЙ
Рис. 116. Возможные способы реализации динамического подхода к инженерно-
психологической оценке
Динамический подход к ИПО может быть реализован детерминиро-
ванным или стохастическим способом (рис. 116). При первом способе
возможно получение лишь качественных оценок в двоичной форме
(превышает или не превышает информационная нагрузка заданную
величину). Во втором способе возможно получение количественных
значений информационной нагрузки. Этот подход может быть реали-
зован аналитическим (расчетным) или имитационным способом с исполь-
зованием ЭВМ.
При детерминированном подходе определение искомых характе-
ристик на ранних этапах проектирования проводится с помощью анали-
тических методов — теории массового обслуживания и теории инфор-
мации. Необходимые для расчетов формулы для разных систем массового
обслуживания (в предположении, что входящий поток является простей-
шим, а время обслуживания подчинено экспоненциальному закону)
приведены в табл. 112. В ней приняты следующие обозначения:
Ро — вероятность того, что оператор не занят обслуживанием посту-
пающей информации;
Р/с — вероятность того, что длина очереди равна k;
Рх — вероятность того, что время ожидания информации в очереди
превышает некоторую величину тдоп;
Z. — плотность входящего потока;
р — интенсивность обслуживания, равная 1/топ;
топ — математическое ожидание времени решения задачи оператором;
[3 — приведенная плотность входящего потока, равная Ур;
Гзап—математическое ожидание периода занятости;
у — приведенное значение времени ожидания, равное ТоцЛу,»,.
Если входящий поток отличается от простейшего, а время обслу-
живания от экспоненциального, применение формул, приведенных
в табл. 112, не представляется возможным, В этом случае расчет харак-
теристик информационной нагрузки проводится методом статистического
моделирования. В процессе испытаний СЧМ эти характеристики могут
быть определены экспериментально-статистическими методами.
Принципы реализации детерминированного подхода удобнее всего
показать на конкретных примерах.
Пример 1. Проводится экспертиза АСУ, задачей оператора является
прием и обработка сообщений, поступающих с плотностью 30 сообще-
309
О-чилни re х.ч/ а ктеркгте г I систем массг того сСслу/« И ВИННИ
О.'и.'ша - , .илы. я формула для с 1 с'1 ем КОГО Обслужи iOii! :| 11
.Хар >i‘.iер:к ioi h *д н Ие Без потерь С ОГр.ГИ НЧСНП ЫМ ожиданием
Бсроятност1.- ТОЮ. что oik рлop не -о - ПЯТ ОбСЛу/КИВаН|!СМ 1 — Д - 1 - 1-5 1 о - 1
информации 1 +11 + ! х ——
S~r И (1 + т?)
Вероятное) ь того, что длина очереди равна k Л У- ы — 1>) рк “
k
П (1 +«V)
Г1 — 1
1 + P + I-5 !
S—1 11 (1 + ту)
ш~ 1
по
Вероятность того, что время ОЖНДаНиЯ превышает задан - кую величину т ?т |'.е” <Н ~ г )г !1 Гм
Математическое ожидание периода занятости Т 1 зан 1 _ ТОП ц — л ” 1 — {3 -
Вероятность того, что поступившая за- явка будет ириг.гта оператором к обелх - ?ки в а и и ю ^обсл 1 ' - Рт
ний в час. Путем прогнозирования времени решения задачи оператором
установлено, что па обработки одного сообщения оператор затрачивает
в среднем время т,.п = 1,5 мин. (р = 40 сообщений в час). Из условий
протекания процесса управления известно, что информация теряет
смысл («стареет») через 5,5 мин после поступления ее к оператору.
Характер потока сообщений является простейшим, а время обслужива-
ния их подчинено экспоненциальному закону. Сообщения не могут по-
кинуть систему нсобслужеппыми. Требуется дать оценку информацион-
ной загруженности оператора в такой системе.
Анализ условия поставленной задачи показывает, что для ее реше-
ния следует воспользоваться формулами для системы массового об-
служивания с неограниченным времешчл ожидания.
310
Коэффициент загруженности пгел'т.-щ.т ет сгГ«>": "проятность того,
что onepatop занят оСряГмп кой С'-11 i\о нощих л а , ,;еи и ii (иа обслужи-
вании имеется хотя бы одно cooCim :;ие)’
q = 1 - Р,. г= (', = (',73
Математическое ожидание периода занятости
Т„я„ = ——— =--------i---= 0,1 ч == 6 мин.
зап р — л 40 — оО
Коэффициент очереди представляет собой вероятность того, что
на обработке одновременно находится <> 1 сообщений (имеется очередь
сообщений). Следовательно,
р = 1 _ Ро _ Р, = 1 _ (1 - (4) - р (1 - Р) = (Ф = 0,56.
Среднее значение длины очереди сообщений
Оо оо
‘ - S кР> - S *" -J» - Т^г - т=ет “3-
fe- 0 /.-—О
Среднее значение времени ожидания
I" in 6 0,75-60
т — I те 1,х 1 гт =---С-;— =---------,— = 4,5 мин.
г'-»ь - J р — а 40 — 30
0
Допустимое время ожидания
^ож. дои — Тдр. доп ?ои — 5, 5 1,5 — 4 мин.
Анализ полученных результатов показывает, что такие показатели,
как коэффициент очереди и время ожидания, не выполняются, требова-
ния по коэффициенту загруженности и длине очере щ выполняются иа
пределе. Следовательно, при заданных условиях нормальные условия
деятельности оператора обеспечены не будут.
В процессе испытаний СЧМ оценка информационной нагрузки
оператора проводится экспериментально-статистическим методом. В от-
личие от аналитического метода он lie накладывает никаких ограниче-
ний на вид входящего потока и закон распределения времени обслужи-
вания. В ходе испытаний должны быть получен.,; следующие статисти-
ческие данные:
суммарные значения промежутков времени, в течение которых
у оператора на обслуживании было одновременно 0, 1.2...г. сигналов;
значение времени обслуживания сигналов оператором;
значения времени ожидания начала обслуживания сигналов;
значения периодов занятости.
Пример 2. В течение трех рабочих дней (Тфщц — 18 ч) проводится
анализ деятельности оператора. Всего им за это время обработано
N = 540 сигналов. В результате наблюдения получены такие статисти-
ческие данные;
1) интервалы времени, в течение которых у оператора на обслужи-
вании было одновременно 0, 1, 2, ... сигналов:
Число сигналов ................. 0 1 2 3 4 5
Время, мин ..................... 4,20 7,18 4,28 1,26 0,18 0,10
311
2) ’.паченпе времени ожидания начала обслуживания и число сиг-
налов. для которых время ожидания попало в данный интервал:
то;1, кип , . . С —0,5 0,5— 1,0 1,0— 1,5 1,5 —2,0 2,0 —2,5 2,5 —3,0
п'"..............32.4 ||-1 58 26 10 4
3) значения периодов занятости, общее число которых оказалось
228, и число случаев, когда значение Д.!ан попало в данный интервал:
Г , мин ........... 0-5 5-1 0 10-15 15-20 20-25
п '................ 118 54 26 18 12
4) среднее значение времени обслуживания топ — 1,42 мин. По
условиям работы от оператора требуется, чтобы он закончил обработку
сигнала не позже чем через 3 мин после его поступления на РМ. Оценка
информационной нагрузки ведется в следующей последовательности.
На основании п. ) имеем тР = 4,33 ч, Т0(,щ = 18 ч, следовательно,
и — 0,76. Математическое ожидание периода занятости (см. п. 3)
J зап = 7 мин. Коэффициент очереди для стационарных процессов мо-
жет быть определен как отношение суммарного времени Тсч, в течение
которого была очередь на обслуживание, к общему времени работы.
На основании данных и. 1 следует, что ГОч = 6,35 ч, тогда р= 0,35.
Средняя длина очереди по этим же данным й = 1,3. Среднее значение
времени ожидания (см. н. 2) т0,к = 0,57 мин. Допустимое время ожи-
дания тд0!1 = 3-г 1,42 = 1,58 мин.
Из полученного следует, что несколько превышен такой показа-
тель, как загруженность оператора. Значения остальных показателей
лежат в допустимых пределах.
При стохастическом подходе к ИПО возможно получение коли-
чественных значений информационной нагрузки. В этом случае каждый
из показателей, отмеченных в табл. НО, представляется в качестве
случайной величины. Информационная перегрузка имеет место при
выполнении любого из условий (67). Вероятность этого события
ОО
qi = р {xi Xi доп} = J Фе (х) dx, (104)
Xi ДОП
где ф, (Д — функция плотности распределения i-ro показателя.
Общая вероятность информационной перегрузки находится анали-
тическим путем по формуле вероятности суммы совместных событий;
q = р ( £ At } = £ р {Ai) - "£ £ р (Ai, Aj) +
( 1--1 J £ = 1 1 = 1 /==4+1
/2—2 /2—1 П
+ Е Е S — -H-if'WM/• • • л„),
i—\ + \ /г=/+1
(105)
где Ai — событие, соответствующее выполнению условия (67), а суммы
формулы (105) распространяются на любые сочетания индексов I; i, j;
i, j, k и t. д.
При невозможности расчета по формуле (105) ввиду сложности
определения вероятностей совместных событий определение информа-
312
Рис. 117. Структурная схема моде-
ли для определения степени инфор-
мационной нагрузки оператора
Рис. 118. Зависимость вероятно-
сти безошибочной работы операто-
ра от величины информационной на-
грузки
шюнноп перегрузки проводится
имитационным методом по фор-
мулам:
где .V — общее число реализа-
ций (опытов); Лф, Л'общ—число
случаев перегрузки по Аму
показателю и общее число таких
случаев.
Имитация информационных
потоков, поступающих к опе-
ратору, осуществляется с по-
мощью ЭВМ (рис. 117). Блок 1 формирует (имитирует) поток с.пгпа-
лов, блок 2 — их обработку оператором, определение времени обслу-
живания топ и времени пауз (оперативного покоя) тп. Блоки 3 и 4
суммируют эти величины и рассчитывают коэффициент загружен-
ности
Л'
УI топ j
n = —V-----~й • (107)
У топ / + У тп/
/=| А=1
Блок 5 проверяет, была ли при обслуживании сообщения загру-
женность выше допустимой, блок 6 подсчитывает число сообщении,
обслуженных при этом (выполняет операцию Л\ = пх + 1, где щ—
предыдущее состояние счетчика). Блок 7 проверяет условие переполне-
ния оперативной памяти человека (длина очереди превышает объем
памяти), блок 8 подсчитывает число таких случаев. Аналогичным
"Сразом проверяется выполнение и других допустимых значений
гнформашюшюй нагрузки (период занятости, дефицит времени, коэф-
313
фициент очереди). Эта проверка осуществляется цепочками ("стоков 9—15
ci ответеIвепио. Елок ii> с^ммнрсег нокатаиия счетчиков Л'| — Л’.-,,
а блок 19 проверяет, имела ли меси) иерегруока при обслужявашш
данного сообщения Если это имело место (суммарное значение счетчи-
ков А, увеличилось хотя бы на единицу), управление передаемся
блоку 17 для подсчета количества сообщении Л'(1г.щ. обслуженных
в условиях информационной перегрузки. От блоков 17 и 18 управление
передается блокам, моделирующим другие стороны деятельности опе-
ратора. ! 1о окончании моделирования (при проведении .'V реализаций)
ла печать выводятся показания счетчиков Л'ос>щ 11 i 0 ~ 1-i-5)- Но
формулам табл, 111 определяется степень информационной перегрузки.
При q <0,25 информационная перегрузка практически пе оказы-
вает влияния на надежность работы оператора. При q > 0,25 в необходи-
мых случаях следует вводить поправочные коэффициенты (рис. 118)
в расчетные соотношения для определения надежностных характеристик
деятельности оператора.
7. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА СЧМ
Экономическая оценка проводится для вполне определенного класса
инженерно-психологических мероприятий (рис. 119). Область ее воз-
можного проведения ограничена, с одной стороны, определенными ви-
дами таких мероприятий (разработки и некоторые прикладные иссле-
дования) и, с другой стороны, — целями проводимых работ (работы
организационного и отчасти социального характера). Необходимость
определения экономической эффективности возникает также, если
имеется несколько равноценных вариантов внедрения инженерно-
психологической разработки. Очевидно, при прочих равных условиях
решающее значение будут иметь экономические результаты.
Экономическая оценка СЧМ базируется на стоимостном измерении
затрат, которые синтезируются в двух показателях: капитальных
вложениях и текущих (производственных или эксплуатационных)
расходах. Капитальные вложения — это единовременное вложение
средств, необходимых для разработки и
организации труда социальных новых законов
результатов мерностей.
Рис. П9. Возможная область проведе-
ния экономической оценки СЧМ
реализации данного решения.
Они произведены до момен-
та, когда начинается реа-
лизация решения. Текущие
расходы представляют собой
себестоимость изготовления
пли эксплуатации СЧМ. Эти
расходы производятся еже-
годно в течение всего вре-
мени использования системы.
Капитальные вложе-
ния 1( и текущие расходы С
являются разноразмерными
величинами. Для приведения
их к единому показателю
пользуются понятием приве-
денных затрат:
W = С Ц-Е„К, (Ю8)
где Ен — нормативный ко-
эффициент экономической
эффективности.
314
Приведенные за!рати являются основным понятием, используемым
при эк<,ном, «ческеш ouc-ukv СЧМ. Это обусловлено тем, чго оцениваемая
СЧМ яз.тжмея 5i-.oii(:i:i;4vcKi! Дф < хтигшон, если приведенные затраты
для нее меньше, и, , для ире/.ыду ще, о ьариаи,а. Если применение пижс-
нерн<;-[1спх<>;:сгич' сноп разраГс, на приводит к изменению за'рат как
при нронзводстпе, тик и при просктиропавии СЧМ, то общие приведен-
ные затраты находятся как алгебраическая сумма по формуле
ip = й’„ vr„ = (С, -;- £„£.,) + (Сэ £ПКО). (Ю9)
В <|орму.че (10') шт.тскс «ы.> относится к сфере изготовления (про-
изводства) СЧМ, а тптдеке «э>—к сфере эксплуатации.
Основными показателями, используемыми при экономической
оценке СЧМ, являются годовой экономический эффект, коэффициент
экономической эф<] ектпннесгп и срок окупаемости затрат па проведение
инженерно-психологических мероприятий. Эти показатели в полном
объеме используются для работ организационного характера.
Для количественного определения годового экономического эффекта
используется разность приведенных затрат для исходного и рассматри-
ваемого вариантов СЧМ, т. е. величина
Эг = Fj - F2 = (Q + Е.ЛД - (С2 + EtiK.2) = AC - £п ЬК. (110)
В формуле (НО) индекс 1 относится к исходному варианту СЧМ,
а индекс 2 к рассматриваемому.
Для определения экономической эффективности ипженерно-психо-
логическоп разработки необходимо соотнести полученный эффект
с осуществленными затратами. Для этого определяются коэффициент
экономической эффективности £„п и срок окупаемости Тап:
_ G - С., АС .
пп ’ К2—Ki АК ’
т _ 1 _ /С, - Ki __ АК
11:1 £„„ Сф — С2 АС •
Критериями экономической эффективности СЧМ являются
F Г-' • Т ж Т
г-пп > L-п> 1 нн v 1 ц>
где £п и £н — нормативные значения.
Для работ организационного характера £,, ~ 0,15 1/г,
= 6~?7 лет, для работ социального и воспитательного характера
мендуется £„ = 0,08 I. г, £и — 12 лет.
Экономия АС текущих расходов прн внедрении ипжеиерпо-психо-
логических разработок образуется от следующих источников:
уменьшения потерь рабочего времени
(1Н)
(112)
(ИЗ)
реко-
где «], а2 — внутрисменпые потери рабочего времени, оказывающие
влияние на объем выпускаемой продукции (непроизводительная работа
в процентах от планового фонда рабочего времени) соответственно до
п после внедрения инженерно-психологической разработки; л —
прибыль от реализации произведенной продукции для исходного
варианта СЧМ;
315
сокращения численности оперативного и обслуживающего персо-
нала
п
&С2 = У kin,Bh
(115)
где tii — число высвобожденных работников i-ii категории; В, —-
годовой фонд зарплаты одного работника i-й категории; /г(- —• коэффи-
циент отчислений иа дополнительную заработную плату и социальное
страхование, равный примерно 1,2;
повышения надежности (безотказности) СЧМ
1
Af3= % (И6)
/-1
где mj, т’j— ожидаемое в течение года число ошибок операторов /-го
вида для исходного и рассматриваемого вариантов СЧМ: с: — «стоимость»
одной ошибки /-го вида, которая в общем случае состоит из двух частей:
материального ущерба, вызванного отказом системы, и стоимости
устранения отказа;
увеличения эффективного срока эксплуатации СЧМ
Дс4 = (Т2 - 7\) =-----Li------L , (117)
где с—стоимость СЧМ данного вида; N — число эксплуатируемых
систем; 7\, Т2 — расчетная продолжительность эксплуатации для
исходного и рассматриваемого вариантов СЧМ;
снижения расходов, связанных с производственным травматизмом
и профессиональными заболеваниями;
До5= М £ (118)
где И’ — потери рабочего времени (в днях) по временной нетрудо-
способности в течение года для работников i-й категории для исходного
и рассматриваемого вариантов СЧМ; /У — средний дневной размер
ущерба, причиненный предприятию в связи с получением работником
i-й категории производственной травмы или профессионального заболе-
вания; Л1 — коэффициент сопряженной эффективности, учитывающий
экономию в смежных отраслях (здравоохранении, социальном обеспече-
нии и др.); его значения в зависимости от отрасли промышленности
находятся в пределах 1,5—2,0:
От расл ь п ром ышл ен пост и
Машиностроение ............... ..................
Металлургия......................................
Легкая промышленность.............................
Текстильная промышленность .
Лесная и деревообрабатывающая промышленность . , ,
В целом по промышленности .......................
Величина М
1.5
1.9
1.8
1,6
1,9
2,0
сокращения расходов, связанных с текучестью рабочей силы по
причине неудовлетворенности условиями труда:
/ *т, \
Дс6= 1/г 1 - 7,—I у,
(П9)
316
r3e Zyp — среднегодовой ущерб, причиненный предприятию текучестью
рабочей силы; /<т , Л'т — коэффициент текучести рабочей силы до ц
после внедрения инженерно-психологических рекомендаций; у —
коэффициент, учитывающий работников, увольняющихся по причине
неудовлетворенности условиями труда, в общем числе увольнений по
собственному желанию; его значения для разных отраслей промышлен-
ности лежат в пределах 0,2—0,4;
условного высвобождения некоторого числа СЧМ вследствие
повышения их производительности
4 ЛЛ'с
Лс? “ 100
(120)
где R — возможный рост производительности СЧМ, °,о; с— стоимость
(цена) одной СЧМ; М — число поступающих в течение года СЧМ.
Рассмотренные способы расчета годовой экономии (снижения теку-
щих расходов) носят общий характер и должны применяться с учетом
конкретных особенностей производства, типа СЧМ и характера внедряе-
мых инженерно-психологических разработок. При этом в каждом
конкретном случае их внедрения могут быть использованы те или иные
из формул (114)—(120). Общая годовая экономия находится суммирова-
нием соответствующих величин Лгу [126, 127],
Экономическую опенку можно выполнять на различных этапах
жизненного цикла СЧМ: проектирования, производства и эксплуатации.
Общие принципы н порядок проведения оценки иа каждом из этапов
принципиально одинаковы, однако для каждого из них есть и специфи-
ческие особенности, которые необходимо учитывать при проведении
сценки.
Учет инженерно-психологических требований при проектировании
СЧМ приводит, как правило, к увеличению капитальных затрат А/(п
иа изготовление системы, увеличению ее себестоимости ДС„, увеличению
капитальных вложений ДЛф в ее эксплуатацию. Все это должно быть
скомпенсировано за счет уменьшения эксплуатационных расходов ДСЭ.
Следовательно, экономический эффект от реализации инженерно-пси-
хологических требований при проектировании СЧМ достигается обычно
не в сфере производства системы, а в сфере ее потребления (применения
но назначению). Поэтому условие получения положительного эффекта
НПП можно записать таким образом;
ДСЭ> |ДСП + £ПД£И + £„Д£Э|. (121)
Для определения годового экономического эффекта в этом случае
используется выражение (НО). Экономическая эффективность НПП
(коэффициент эффективности и срок окупаемости) рассчитываются по
формулам
£ипп = -АА^~^и ; (122)
А Л э "Т Л д и
ту_____ Д£’э“Ь^Л'и /1931
Гипп = -ДСэ'2ГдСи • О23)
Выводы об экономической эффективности НПП осуществляются
с помощью условии (77).
При выполнении экономической оценки в процессе производства
(изготовления) техники следует иметь в виду, что получение эффекта от
реализации инженерно-психологических требований возможно по двум
317
Рис. 120. Получение экономического эффекта oi внс^р<ния инженерно-пси-
хологических требований в процессе производства
направлениям — непосредственно в процессе производства н в процессе
эксплуатации созданной СЧМ (рис. 120) Непосредственно на производ-
стве учет этих требований (улучшение условий труда) приводит к повы-
шению производительности труда и вследствие этого — к снижению
себестоимости выпускаемой продукции п увеличению объема выпуска.
Кроме того, учет инженерно-психологических требований способствует
уменьшению производственных дефектов, что проявляется в сокращении
числа эксплуатационных отказов. Это является источником экономии
эксплуатационных расходов.
Снижение себестоимости продукции
где Д/ — увеличение заработной платы в связи с повышением произво-
дительности труда, %; Д/? — рост производительности труда, %;
УЗП — удельный вес заработной платы в себестоимости продукции.
Получаемая за счет снижения себестоимости экономия
ДЧ = (б1-^)Л = -^±^-Л2, (125)
где Ct, с2 — себестоимость единицы продукции до и после проведения
инженерно-психологических мероприятий; А2 — годовой объем про-
дукции после их проведения.
Если проведение мероприятий приводит к увеличению объема
выпускаемой продукции вследствие роста производительности труда, это
Дает дополнительную экономию Дс2, которая рассчитывается по фор-
муле, аналогичной (114). Экономия за счет снижения эксплуатационных
расходов Дс.з за счет уменьшения отказов СЧМ определяется по фор-
муле (116).
Годовой экономический эффект, получаемый при внедрении инже-
нерно-психологических требовании на производстве:
Эцр = ДС! + Дс2 + Дс3 — £1гЗед, (126)
где Зед—единовременные затраты на внедрение инженерно-психоло-
гических требований на производстве.
Срок окупаемости рассчитывается в данном случае по формуле
31Й
Учет пижеисрно-психологическнх требований в процессе эксплуата-
ции СЧМ у.оя.но вес in го ,тн\м основным направлениям — при профес-
сионал inioii подготовке операюрон и при орг;.низании их труд.-i. В обоих
случаях можно получить чконтшческий эффект
гф>; = М|Н1ДГ “Г ‘Л>!Т- (12b)
Г Три определении экоисмнчсскот о эффекта от внедрения ипжеиерио-
психологическпх тресовапин при организации труда операторов следует
иметь в виду, чю мою г иметь мес'о дополни тельные текущие Асщя, и
капитальные Л/ед{м| загоаты, связанные с внедрением этих требовании.
Эфе)ек। проявляется в снижении эксплуатационных расходов за счет
источников, рассмо 1 репных ранее. Годовой эффект
''огг = Аф>И ''м'д'Н - ^гЛдОГР (129)
Вычисление величин AcBli, Л(Д(1П и ДФд()П определяется спецификой
проводимых мероприятии по организации труда операторов.
Учет пижеиерно-психолстпческих требований в процессе подго-
товки операторов приводит к получению дополнительного экономиче-
ского эффекта вследствие сокращения сроков обучения и повышения
качества подготовки (уменьшения числа ошибочных действий). Годовая
экономия за счет сокращения времени обучения
^чс=еоР1- мм- азо)
где /об , /об^ — продолжительность обучения до и после внедрения
ипженерно-нспхологичсских и педагогических требований; /г, — за-
траты, приходящиеся на единицу времени обучения; 1V — число обу-
чаемых в течение года.
Годовая экономия от уменьшения числа ошибочных действии опе-
раторов вследствие их более качественной подготовки рассчитывается
по формуле, аналогичной (! 16).
Годовой экономический эффект, получаемый от реализации инже-
нерно-психологических требований в процессе обучения:
Зцндг = Агоб -ф E}[3:,rt, (131)
где 3(И-,— дополнительные затраты, связанные с реализацией инже-
нерно-психологических требований в процессе обучения.
Величина Э1|г,дг зависит ог продолжительности обучения. Для
конкретных условий может быть найдена оптимальная продолжитель-
ность обучения, для которой величина 31Шдг принимает минимально
возможное значение.
Независимо от этапа жизненного цикла СЧМ и характера проводи-
мых мероприятии экономическая оценка СЧМ имеет общие черты и
включает ряд взаимосвязанных этапов.
Г Определяют вид СЧМ. С экономической точки зрения все СЧМ
можно разбить на три тина. В СЧМ первого типа работа протекает по
жесткому' технологическому графику. Оператор не может произвольно
регулировать темп и ритм своей деятельности — они заданы ему извне.
В СЧМ первого типа оператор может сам менять темп и ритм деятель-
ности; в соответствии с этим меняется производительность его труда.
Системы третьего типа (они занимают промежуточное положение между
рассмотренными ранее) характеризуются тем, что в них задан общий
объем работы. Поэтому изменение производительности труда оператора
не оказывает влияния на конечную величину выпускаемой продукции
или объем выполняемой работы.
319
2. В соответствии с данными табл. 11.3 для щнккнвого типа СЧМ
находят возможные источники экономии. При келпзовапни табл. 113
следует иметь в виду, что приведенные в ней данные представляют
собой лишь возможные источники экономии. При определении экономи-
ческой эффективности конкретной разработки в соответствии с выбр.л-
ным типом СЧМ из табл. 113 выбирают лишь те источники, за счет кото-
рых возможно получение эффекта для рассматриваемого случая.
Таблица ИЗ
Возможные источники получения экономического эффекта
для СЧМ различных типов
Источник экономии Формула Для расчета Тип СЧМ
1 2 3
Умепь.шенне потерь рабочего времени (114) 4-
Сокращение численности персонала (115) —f-
Повышение надежности СЧМ (11(1) -1- J,
Удлинение срока службы СЧМ (117) 4- -j- +
Снижение травма! изма, профзаболева- ний и текучести рабочей силы Условная экономия за счет высвобожде- (118). (119) + + +
ния части СЧМ — -1- -1-
3. В соответствии с нормативными требованчялш осущесгегочот
выбор базового варианта СЧМ. В качестве его обычно принимают анало-
гичный по назначению вариант СЧМ, в котором денная пнжеперио-
психологпческая разработка не внедрена.
4. В зависимости от выбранного типа СЧМ, базового варианта
и конкретных условий внедрения инженерно-психологической разра-
ботки уточняют расчетные формулы для определения экономии на теку-
щих расходах. Рассмотренные ранее формулы (114)—(120) приведены
в общем виде, для каждого частного случая они должны быть уточнены
и детализированы.
5. На основании выявленных источников экономии, уточненных
для данных условий расчетных формул и полученных исходных данных
производят расчет годовой экономии за счет каждого источника. Общую
экономию находят суммированием экономии от каждого пз возможных
источников. Кроме этого, рассчитывают необходимые для внедрения
данной разработки капитальные затраты. При необходимости осу-
ществляется приведение их к единому моменту времени, связанному
с окончанием внедрения разработки. Приведение осуществляется по
формуле
= (132)
где ku — первоначальные затраты; kt — затраты, приведенные к /-му
году после их осуществления; р — 0,1 — коэффициент приведения раз-
новременных затрат, определяемый темпами роста национального
дохода.
6. По формулам (110)—(112) определяют экономический эффект и
экономическую эффективность инженерно-психологической разработки.
В зависимости от этапа жизненного цикла СЧМ, на котором проводятся
расчеты, экономическая оценка может носить различный характер н
320
Таблица 114
Сравнительная характеристика различных вариантов
экономической оценки СЧМ
Этап жизненного цикла СЧМ Вид расчета экономи- ческого эффекта Цель экономической оценки
Проектырован ие Предварительный расчет ожидаемого эко- номического эффекта Установление экономической целесообразности внедрения ин- жеиерпо-пснхолот нчсс! ой раз- работки
Производство Уточненный расчет экономического эффек- та Уточнение предварительно!с расчета, определение экономи- ческого потенциала (возможно- стей) инженерно-психологиче- ской разработки
Внедрение и Окончательный рас- Определение фактического
эксплуатация чет экономического эф- фекта экономического эффекта разра- ботки
преследовать разные цели, а также обладать различной точностью
(табл. 114).
7. На заключительном этапе делают выводы об экономической
эффективности и целесообразности проведения инженерно-психологи-
ческой разработки и дают рекомендации по проведению в последующем
аналогичных разработок.
ГЛАВА 7
ИНЖЕНЕРНО-ПСИХОЛОГИЧЕСКИЕ
ОСНОВЫ ОРГАНИЗАЦИИ ТРУДА
1. ОБЩИЕ ПОНЯТИЯ
Труд является необходимым условием существования челове-
ческого общества, это — целесообразная деятельность человека, в про-
цессе которой он видоизменяет и приспосабливает предметы природы
или ранее произведенные предметы для удовлетворения своих потреб-
ностей. Трудовую деятельность условно можно разделить на три типа:
энергетическая, управляющая и эвристическая,
В реальных условиях в чистом виде не существует ни один из
этих типов, в какой-то мере все они переплетаются в любой производ-
ственной деятельности. Поэтому при классификации трудовой деятель-
ности исходят из того, деятельность какого типа преобладает. Так,
операторской деятельностью считается такая, в которой преобладает
управляющий труд.
Производственный процесс — это функционирующая сложная си-
стема, состоящая из многих элементов, между которыми существуют
определенные динамические связи. Важнейшим и самым активным эле-
ментом в этой системе является человек — непосредственный испол-
нитель и руководитель. Трудовая деятельность людей — основа функ-
ционирования системы в целом. В связи с этим можно сформулировать
задачи научной организации труда. Условно их можно разделить па две
группы: общие и частные задачи. К общим задачам относятся:
1. Разработка технологии производственного процесса. Это—
основная техническая задача, вытекающая из свойств техники, ее роли
и места в производственном процессе.
Порядок решения задач:
а) составить полный перечень технологических операций;
б) выявить технические связи между используемыми агрегатами и
системами;
в) установить технологическую последовательность выполнения
операций, исходя из выявленных связей и обеспечения безопасности
обслуживающего персонала;
г) установить режимы работы обслуживающего персонала и обору-
дования, состав используемого инструмента, приспособлений п мате-
риалов по операциям:
д) оформить разработанную технологию в виде документа, удобного
для использования н содержащего всю необходимую информацию
о процессе.
2. Разработка штатной структуры. Под штатной структурой пони-
мается определенная группировка обслуживающего персонала и тех-
ники, предназначенная для выполнения заданных функций.
Порядок решения задач:
а) подобрать п изучить исходные данные по составу и размещению
техники, ее устройству и технологии выполнения работ иа ней;
322
б) сгруппировать отдельные работы по их технической сущности,
времени и месту выполнения;
в) каждому агрегату сопоставить специалист.- или группу спе-
циалистов. указав их специальность, уронень требуемых знаний и
обитую служебную категорию;
г) образовать подразделения но качественному и количественному
составу специалистов и техники;
д) определить необходимое количество подразделений в составе
предприятия;
е) определить специализацию и количество руководящего состава
для оптимального управления производственным процессом.
3. Планирование трудовой деятельности Это — процесс, с помощью
которого система приспосабливает свои ресурсы к изменениям внешних
и внутренних условий.
Порядок решения задач:
а) изучить исходные данные и выбрать форму плана;
б) распределить в последовательности их выполнения техноло-
гически связанные группы операций и все остальные операции;
в) распределить по операциям непосредственных исполнителей;
г) указать время, отводимое на каждую операцию;
д) определить и указать состав контролирующих лип по ходу
производственного процесса, содержание их деятельности, место и
время контроля;
е) оформить разработанный план в наглядном и удобном для исполь-
зования виде.
К частным задачам относятся:
1. Организация труда на РМ. Опа включает:
а) внедрение передовых методов и приемов труда;
б) улучшение организации и обслуживания рабочих мест;
в) нормирование труда;
г) внедрение рациональных форм разделения и кооперации труда.
2. Оптимизация условий труда и быта.
2. РЕЖИМЫ ТРУДА И ОТДЫХА ОПЕРАТОРОВ
Деятельность человека осуществляется благодаря двум тесно свя-
занным способностям организма — дееспособности и работоспособности.
Дееспособность — это способность формировать целесообразную
деятельность, она создает качественную сторону трудовой деятельности
человека. Однако человек пе может выполнить ни одну качественно
определенную целесообразную деятельность, не может достичь ни одной
намеченной цели, если при этом одновременно не включается его работо-
способность.
Работоспособность организма — это способность к психофизиоло-
гическому действию. Действие это может состоять в превращении одного
вида энергии в другой, в преобразовании объекта из одного вида в дру-
гой, в переформулировании словесного материала и т. д.
Для суждения о надежности работоспособности операторов важ-
ное представление об изменении психологических функции человека
в процессе его работы. В период врабатываемости происходит акти-
визация большинства показателей работоспособности оператора, за-
тем их стабилизация и последующее снижение работоспособности
вследствие утомления. Для сохранения работоспособное!и н здо-
ровья операторов в любых условиях и режимах па юты должен
И* .323
поддерживаться оптимальный с психофизиологической точки зре-
ния режим труда и отдыха, который во многом зависит от предела
работоспособности человека. Предел работоспособности — величина
переменная Она зависит от многих факторов: типа нервной сн.'К'Мы,
общего здоровья, мотивации, соотношения труда и отдыха, условий
рабочей среды и т. д.
Изменение работоспособности во времени называют динамикой
работоспособности. Динамика работоспособности имеет несколько
стадий нлп фаз. Чтобы обнаружить и оценить стадии работоспособности,
применяют специальный метод — построение кривой работоспособ-
ности Этот метод широко используется в практике НОТ, гак как ио
особенностям кривой работоспособности можно обьективпо установить
состояние условий труда, оцепить режимы iруда п отдыха и т. д. Кривой
работоспособности называют график изменения технико-экономических
а психофизиологических показателей, по которым можно судить о коли-
чественном и качественном уровне профессиональной деятельности и
функциональном состоянии исполнителя работ Эта кривая строится
так. Через определенные отрезки времени (30 мин, 1 ч) замеряют у испол-
нителя те или иные показатели его профессиональной деятельности и
(или) функционального состояния организма. Для этой цели исполь-
зуют технико-экономические показатели — значение переработки груза
или выработки за 1 ч или 30 мин; время, затраченное па операцию или
деталь, процент брака, а также психофизиологические показатели —
пульс, кровяное давление, мышечную силу, тремор, частоту дыхания,
показатели внимания,- время психической реакции и т. д. Наиболее
полно и точно кривая работоспособности может быть получена, когда ее
строят с использованием тех и других показателей. Следует иметь
в виду, что направление кривой работоспособности определяется
избранным показателем. Поэтому кривые могут иметь различное на-
правление, но при этом выражают один и тот же физиологический смысл,
характерный для каждой стадии (фазы) работоспособности.
Первая стадия — это врабатывание или стадия нарастающей рабо-
тоспособности. Постепенное вхождение человека в конкретную производ-
ственную работу' происходит потому, что на него оказывают влияние
различные побочные факторы, имевшие место до начала рабочей смены.
Эта побочная функциональная система, предшествовавшая трудовому
процессу, может устойчиво занимать мозг, она не сразу, а только посте-
пенно уступает свое место господствующего акта для основной функ-
циональной системы, соответствующей трудовой деятельности. В это
время рабочие навыки неустойчивы, непрочны, задержаны во времени,
сопровождаются лишними движениями Затем вследствие упражнения
навыков в ходе работы технико-экономические показатели достигают
максимального уровня, начинается следующая стадия.
Вторая стадия — устойчивая работоспособность на высоком уровне.
Ее характерным признаком являются высокие технико-экономические
показатели Вместе с тем здесь имеет место снижение напряженности
физиологических функций, возникших в первой! стадии. Здесь основная
функциональная шсгема приобретает значение и свойства устойчивой
доминанты.
Третья стадия получила название стадии развивающегося утомле-
ния На этой стадии уровень технико-экономических показателей
начинает снижаться, вместе с тем нарастает напряженность физиологи-
ческих функций По своей сущности стадия развивающегося утомления
представляет собой обостряющийся нейрофизиологический конфликт
между основной и восстановительной функциональными системами.
324
Таблица 115
Нормы продолжительности компенсирующего отдыха
в зависимости от факторов, влияющих на тяжесть труда
Факторы Характеристика факторов Время на компевси - рующп й отдых, % от- работанного времени
Физические уси- Незначительные (10—150 II) 1 — 2
ЛИЯ Средние (150 — 300 II) 2 — 4
Тяжелые (300 — 500 Н) 4—6
Очень тяжелые (500 — 800 Н) 6 — 9
Нервное наиря- Незначительное 1 — 2
жение Среднее 2 — 4
Повышенное 1 — 6
Темп работы Умеренный L
Средней интенсивности 2
Высокий 5 — 4
Рабочее положе- Ограниченное 1
ние Неудобное 2
Стесненное 3
Очень неудобное 4
Монотонность ра- Незначительная L
боты Средняя 2
Повышенная 3
Температура, Незначительно повышенная или но" L
влажность окружа- нижепная: от +20 до +25 °C яри
ющей среды влажности до 70 % (или от — о до — 15 °C)
Средняя: от +26 до +30 °C при влажности до 75 % (или от —1(5 до -20 +)
Повышенная или пониженная; от + •31 до +35 °C при влажности 70 — 75 % (или от — 21 до — 25 ~С) 3
Высокая или низкая: от —36 до + 40 °C прн влажности 7"> % (или от —25 до —30 °C) 1
Очень высокая или очен: низкая: от +41 до +45 °C прн влажности 75 % (или менее —.30 °C)
Затрчзпспность Незначителыз ая 1
зоздуха Средняя 2
Повышенная 3
Сильная t
Очень сильная 5
Прон зводственный Умереиный 1
шум Повышен II ый •>
Сильный 3 — 4
Вибрация Повышенная L
Сильная 2
Очень сильная 3 — 4
Освещение Недостаточное I
1 Глохое или ослепляющее >
325
Рис. 121. Колебания работоспособности
в течение суток
Таким образом, в гра-
фическом изображении дина-
мика работоспособности в
течение рабочего дня пред-
ставляет собой кривую с за-
кономерными изменениями.
Так, в стадии врабатыва-
ния работоспособность нара-
стает в диапазоне от несколь-
ких минут до 2 ч Далее, в
стадии устойчивой работоспо-
собности, она устанавливает-
ся на высоком уровне и
может быть стабильной в пределах до нескольких часов. Наконец,
в стадии развивающегося утомления происходит снижение работоспо-
собности. Продолжительность этой стадии также колеблется в пределах
от нескольких минут до нескольких часов. На основании кривых работо-
способности устанавливаются нормы времени на отдых (табл 115) и
продолжительность работы.
В зависимости от вида работы рекомендуются следующие ограниче-
ния ее продолжительности:
1. Задание, которое не требует высокого уровня двигательных
навыков и связано с многократным повторением простых движений —
не более 8 ч.
2. Очень длинное задание, в котором используются стандартные
приемы с умеренной ответственностью, — не более 8 ч.
3. Постоянная работа, тяжелая, с необходимыми перерывами —
не более 6 ч.
4. Довольно ответственная работа, связанная с необходимостью
принимать решения на основе информации, меняющейся случайным
образом, — не более 4 ч.
5. Очень ответственная работа, но монотонная, требующая исклю-
чительной точности движений и очень большой скорости ответной
реакции, причем времени на расслабление не дается — не более 2 ч.
Во второй половине рабочего дня все три стадии повторяются, но
имеют свои особенности. Стадия врабатывания по продолжительности
короче, а уровень стадии устойчивой работоспособности ниже, стадия
развивающегося утомления начинается раньше и уровень работоспособ-
ности снижается более интенсивно. В некоторых случаях в конце рабо-
чего дня бывает не снижение, а возрастание работоспособности.
Работоспособность не остается постоянной и по дням недели. Так,
врабатывание приходится на понедельник, высокая работоспособность —
на вторник, среду п четверг, а развивающиеся утомление — на пят-
ницу.
В течение суток работоспособность также изменяется определенным
образом. На кривой работоспособности, записанной в течение суток,
обнаруживаются три интервала, отражающие колебания работоспособ-
ности (рис. 121). С 6 до 15 ч — первый интервал, во время которого
работоспособность постепенно повышается. Она достигает своего макси-
мума к 10—12 ч, а затем постепенно начинает понижаться. Во втором
интервале (с 15 ч до 22 ч) она снова повышается, достигая максимума
примерно к 18 ч, затем начинает уменьшаться к 22 ч. Третий интервал
(с 22 ч то 6 ч) харашеризуется тем, что, начиная с 22 ч, работоспособ-
ность существенно снижается и достигает минимума около 3 ч, затем
начинает возрастать, оставаясь при этом ниже номинального уровня.
326
3. МОНОТОННОСТЬ И НАПРЯЖЕННОСТЬ ТРУДА
И МЕТОДЫ БОРЬБЫ С НИМИ
Возникновение монотонности связано с чрезмерным разделениет
труда. Монотонной называют такую работу, отличительными иризпа
ками которой являются малосодержательность, однообразие рабочих
действий, их многократное повгоренне и небольшая длительность.
Признаки, характеризующие монотонность работы, могут быть условно
разделены на психологические, физиологические и производственные.
Психологические характеризуются быстрым проявлением субъек-
тивиого чувства усталости, сопливости, апатии, умственного отупения,
скуки. Физиологические отмечаются понижением частоты пульса и
дыхания, снижением потребления кислорода, понижением мускульного
тонуса. Производственные определяются периодическими колебаниями
средней длительности выполнения операций, неравномерностью выра-
ботки п общим ее снижением.
Различают два вида монотонности — двигательную и сенсорную.
Двигательная характеризуется однообразным повторением рабочих
движений, сенсорная — однообразием предъявляемых сигналов.
Организация режимов монотонных видов труда должна предусмат-
ривать не только правильное чередование периодов работы и регламен-
тированных перерывов (с необходимыми гимнастическими упражне-
ниями), по и специальные мероприятия, направленные па борьбу
с монотонностью. К числу таких мероприятий относятся: рациональная
организация всего технологического процесса, повышение содержатель-
ности трудовых действий, вызывающее интерес к выполняемой работе;
обеспечение возможности исполнителю ясно и отчетливо видеть резуль-
таты на каждом этапе работы; повышение роли мотивов п стимулов
в работе; регламентирование длительности выполнения однообразных,
простых операций (до 5—6 мин); повышение автоматизма рабочих
действий для обеспечения возможности отвлекаться (только при одно-
образных и очень простых работах); смена ритма движения конвейерной
линии; чередование рабочих на различных участках конвейера в течение
смены или рабочей недели; использование динамического освещения;
повышение эстетического уровня условий рабочего участка; введение
функциональной музыки.
В качестве организационных мероприятий, уменьшающих влияние
монотонности и повышающих эффективность работы оператора, можно
рекомендовать: отбор операторов на основе учета нх индивидуальных
психофизиологических особенностей; разработку и регулярное приме-
нение систем .морального и материального стимулирования; усложнение
обязанностей в процессе дежурства, а именно выполнение дополнитель-
ных задач по изучению техники, ведение записей в журнале и т, д.;
выбор компромиссной продолжительности периодического дежурства,
исходя из назначения СЧМ; установление оптимальной длительности
еже.суточиого пассивного отдыха (сна без перерывов) не менее 7 ч (при
отсутствии экстренной необходимости его прерывания); чередование
пассивного отдыха с активным.
Напряженность труда связана с действием таких факторов, как
дефицит времени на решение задачи; сенсорная перегрузка или не-
догрузка; экстремальное воздействие факторов окружающей среды:
недостаточный уровень профессиональной подготовки.
Состояние оператора при высокой напряженности трудовой деятел"
носш характеризуется высоким нервпо-эмоццона.ц.ным напряжение’>
которое может привести к возникновению с прессовой ситуации.
327
В стрессовых ситуациях процент случайных ошибок существенно
ниже, чем обычно; это связано с тем, чго в таких случаях человек
особенно отчетливо сознает, что требуется надежная работа, чувствует
ответственность. Но поскольку в этих условиях работа требует от
человека колоссального напряжения, могут появиться ошибки, вызван-
ные перенапряжением, действием помех, напряженностью, чувством
опасности.
Рекомендации по преодолению негативного влияния напряженности
труда формулируются применительно к человеку и машинным звеньям
СЧАф а также к оптимизации их взаимодействия.
В отношении человека-оператора совершенствование СЧМ вклю-
чает:
1. Общую организацию трудовой деятельности:
пути и меры упрощения деятельности, создание внешних ориенти-
ров для ее временного и пространственного регулирования;
создание определенных условий для оптимизации психологического
«тонуса» деятельности в целом, например, формирование соответствую-
щего уровня готовности к пен.
2. Професспоналыняй отбор с акцептом на высокие скоростные
характеристики кандидатов.
3. Профессиональное обучение:
отработка способов выполнения конкретной деятельности;
формирование профессионально важных психических свойств и
способностей;
специальное обучение скоростным навыкам.
Совершенствование машинного звена реализуется путем конструи-
рования панелей информации и пультов управления в соответствии
с психофизиологическими особенностями человека, задачами оператор-
ской деятельности и принципом активного оператора. Это, например,
использование полисенсорных информационных моделей или организа-
ция инструментальной и неинструментальной информации и конструиро-
вание кодовых систем с точки зрения обеспечения целостной! деятель-
ности.
Оптимизация взаимодействия человека с машиной заключается
в организации оперативного взаимодействия человека и машины, вклю-
чающей создание автоматических систем согласования и оперативное
регулирование потока информации к человеку-оператору.
4. ПРОФЕССИОНАЛЬНАЯ ПОДГОТОВКА ОПЕРАТОРОВ
Профессиональная подготовка операторов (рис. 122) включает
профессиональный отбор, обучение, дальнейшее совершенствование
профессионального мастерства с учетом психологических особенностей
личности, ее мотивов и интересов (тренировка), а также формирование
производственных коллективов для их совместной деятельности.
Предварительным этапом профессиональной подготовки операторов
является профессиональная ориентация — система научно обоснован-
ных мероприятий, направленных иа подготовку молодежи к выбору
профессии (с учетом особенностей ,чинности и потребностей народного
хозяйства в кадрах), на оказание помощи молодежи в профессиональном
самоопределении и трудоустройстве.
Профессиональный отбор — эго научно обоснованный допуск
людей к какому-либо определенному виду деятельности. Этот допуск
основан на системе мероприятий, направленных па выявление лиц,
которые но своим психофизиологическим качествам и свойствам лич-
328
Трудовая деятельность
Рис. 122. Структура профессиональной подготовки операторов
329
ности, профессиональным способностям соответствуют требованиям
конкретных специальностей и наиболее пригодны к обучению.
Профессиональный отбор позволяет значительно снизить аварий-
ность СЧМ по причине неспособности специалистов увеличить надеж-
ность СЧМ, повысить эффективность профессиональной подготовки
специалистов.
Основной принцип профессионального отбора — принцип этагг-
ности, который заключается в том, что отбор должен проводиться
в несколько этапов. Перспективно проведение трехэтапного отбора
Специалистов.
Первый этап — отбор по медицинским показателям. Его основная
задача — исключить лиц, которые ио состоянию здоровья не могут
выполнять те или иные виды деятельности.
Второй этап отбора — определение степени пригодности того или
иного индивидуума для выполнения профессиональных обязанностей
или для обучения. Основная трудность заключается в установлении
объективных критериев.
Третий этап отбора является контрольным. В его задачу входит,
во-первых, своевременное выявление среди обучающихся или уже
работающих специалистов тех лиц, которые не могут выполнять свои
функции вследствие появления неблагоприятных изменений в их перво-
начальном состоянии, и, во-вторых, определение точности и правиль-
ности первых этапов отбора и выявление их слабых сторон.
Профессиональный отбор носит статистический характер, т. е.
речь может идти о большей или меньшей вероятности совпадения про-
гноза, сделанного при отборе, с фактическими показателями обучения и
качеством работы по специальности.
Профессиональное обучение операторов в отличие от профессиональ-
ного отбора носит всеобщий массовый характер.
В процессе обучения тон или иной специальности человек овладе-
вает системой знаний, умений и навыков. Какой именно должна быть
эта система у оператора, зависит от его профиля. Иначе говоря, содер-
жание обучения определяется спецификой операторской деятель-
ности.
В общем смысле профессиональные знания — это та информация,
которую усваивает (накапливает в памяти) человек в процессе профес-
сионального обучения, жизни и деятельности. Каждый человек накапли-
вает знания, относящиеся к различным областям. При этом усвоенные
ранее знания и навыки могут служить основой и содействовать овла-
дению новыми навыками и знаниями, по могут осложнить и даже
затормозить обучение, вызвать интерференцию навыков.
Реализуется формирование навыков в упражнениях, т. е. в целе-
направленных, многократно повторяющихся действиях для их усовер-
шенствования, Формирование навыков происходит обычно в несколько
этапов.
Первый — начало осмысления навыка. Отчетливое понимание
цели, но смутное представление о способах ее достижения. Весьмг! гру-
бые ошибки при попытках выполнения действия.
Второй — сознательное, ио неумелое выполнение. Отчетливое
понимание того, как надо выполнять действие, и неточное, неустойчивое
выполнение его, несмотря на интенсивную концентрацию произвольного
внимания; наличие многих лишних движений, отсутствие положитель-
ного переноса данного навыка.
Третий — автоматизация навыка. Все более и более качественное
выполнение действия при ослабевающем временами произвольном
330
внимании и появлении возможности его распределения; устранение
лишних движений, возможность положительного переноса навыка.
Четверть1 ii - высокоавтоматизированный навык. Точное, эконом-
ное, устойчивое выполнение действия, иногда становящегося средством
выполнения другого, более сложного действия, но всегда выполняемого
под контролем сознания.
Пятый (необязательный) — деавтоматизация. Ухудшение выполне-
ния действия. Возрождение старых ошибок и напряженности.
Шестой — вторичная автоматизация. Восстановление особенностей
четвертого этапа.
На базе знаний и навыков, относящихся к некоторому определен-
ному виду деятельности, формируется умение человека-оператора.
Умение проявляется при решении нестандартных задач, предполагает
хорошую ориентировку работника в новых условиях и выступает не как
простое повторение прошлого опыта, а включает элемент творчества.
Умения и навыки развиваются в неразрывном единстве. С одной сто-
роны, овладение определенным кругом навыков необходимо для форми-
рования умений, с другой — человек, обладающий умением, может
легко освоить новые навыки. Процесс формирования умений проходит
несколько этапов.
Первый — первоначальное умение. Осознание цели действия н
поиск способов его выполнения, опирающихся на ранее приобретенные
(обычно бытовые) знания и навыки. Деятельность осуществляется
методом проб и ошибок.
Второй — недостаточно умелая деятельность. Наличие знаний
о способах выполнения действий и использование ранее приобретенных
не специфических для данной деятельности навыков.
Третий — общее умение. Ряд высокоразвитых, но узких умений,
необходимых в различных видах деятельности, например умение
планировать свою деятельность, организаторские умения.
Четвертый — высокоразвитое умение. Творческое использование
знаний и навыков данной деятельности с осознанием не только цели,
но и мотивов выбора способа ее достижения.
Пятый — мастерство. Творческое использование различных уме-
ний.
При организации системы обучения операторов возникает необ-
ходимость в решении ряда практических задач, связанных с планирова-
нием п прогнозированием ее результатов. К таким задачам можно
отнести оценку возможного уровня подготовки оператора при заданном
времени подготовки; прогнозирование времени, необходимого для
подготовки оператора до заданного уровня; определение допустимых
перерывов между тренировками, обеспечивающих поддержание навыков
на требуемом уровне.
Эффективность операторской деятельности, а следовательно, и
эффективность СЧМ определяются не только характеристиками отдель-
ных операторов, но и слаженностью коллектива, умением операторов
взаимодействовать между собой, психологической совместимостью
в группе.
Малой группой называется совокупность людей, объединенных
в пространстве п времени, совместно решающих ту или иную задачу и
имеющих непосредственные или опосредственные техникой коп-
та кт ы.
Считается, что малая группа может включать от двух до двадцати
пяти человек. Длительность ее существования может быть различной.
Группа может быть создана для выполнения какого-либо одного задания
331
и существовать лишь в течение того времени, которого требует выполне-
ние этого задаиия, но опа может быть и относительно постоянной.
Взаимоотношения в группе операторов имеют ряд особенностей:
пространственная изоляция друг от друга в большинстве случаев;
большой удельный вес взаимоотношений, опосредствованных тех-
ническими устройствами;
необходимость прогнозирования действий партнеров при отсутствии
непосредственного контакта с ними;
результат решения задачи зависит не только от индивидуальной
подготовки операторов, по и от их способности к совместному решению
в рамках функционального единого, ио часто пространственно разне-
сенного сенсомоторного поля.
В процессе совместной деятельности люди неизбежно вступают
в общение друг с другом. Специфика общения заключается в том, что
в нем прежде всего проявляются психологические качества людей.
Общение представляет собой объективный процесс в всегда вплетено
в практическую деятельность людей, в которой реализуются его комму-
никативные функции: информационная, регулятивная и аффек-
тивная.
Информационная функция связана с процессами передачи, приема
и формирования информации. Изучение процессов формирования
информации особенно важно для оптимизации группового принятия
решений н осуществления совместных управляющих действий.
Регулятивная функция обеспечивает формирование целей, мотивов
и программы поведения включенных в группу людей. В этом процессе
осуществляется также взаимная стимуляция и взаимный контроль
поведения.
Аффективная функция относится к эмоциональной сфере человека.
Общение влияет па уровень эмоциональной напряженности и прн
соответствующих условиях эта функция общения обеспечивает эмо-
циональную разрядку.
В реальном акте общения перечисленные функции выступают в тес-
ном единстве. Взаимоотношения между операторами в группе имеются
как на уровне их деловых, функциональных контактов, так и па уровне
межличностных, человеческих связей В соответствии с этим принято
рассматривать структуру группы в двух аспектах: официальном (де.то-
f ом) и неофициальном (психологическом).
Официальная структура группы отражает взаимоотношения полей
но деловому или функциональному признаку.
Неофициальная структура группы отражает эмоционально-лич-
ностные связи между членами группы. Эти еня.зп строятся на основе
личных отношений, субъективных установок, чувств симпатии и анти-
патии. доверия или недоверия п т. и. Эффективность групповой деятель-
ности в значительной сгеиеип определяется тем, насколько неофициаль-
ная структура группы совпадает с официальной. Достижение этой цели
предполагает решение двух взаимосвязанных задач, а именно:
представление каждому члену группы такого положения, которое
наиболее соответствует выработанному нм типу поведения в групповой
деятельности;
обеспечение совместимости членов группы.
Необходимость решения первой задачи обусловлена гем, что па
величину и '-)<|>фcm личного вклада отдельного оператора оказыв.от
влияние не только его деловые профессиональные качества, по п комму-
никативные свойства, г. е. способность к межличностному общению.
Различают четыре типа коммуникативного поведения людей при выпол-
3.32
нении групповой деятельности: обособляющийся, ведомый, лидер и
сотр удпичающий.
Обособляющийся run — поведения с ярко выраженной пидиви-
дуалис।пиеской ориентировкой Оператор с характерными чертами
такого iiina может успешно решать групповую задачу лишь при условии
относительного обособления от группы.
Ведомый — характеризуется выраженной ориентировкой к добро-
вольному подчинению. Человек с признаками этого типа может успешно
решать групповую задачу лишь при условий контакта с более уверенным
самостоятельным и компетентным членом группы.
У лидера выражено стремление к руководству н группе. Пред-
ставители этого тина коммуникативного поведения могут успешно
решать задачи при условии подчинения себе других членов группы.
Оператор сотрудничающего типа постоянно стреми гея к совместному
с другими членами группы решению задачи и следует за ними в случае
разумных решений.
Необходимо иметь в виду, что перечисленные типы поведения не
являются некоторой однозначной характеристикой человека; в различ-
ных условиях в разных видах деятельности могут проявляться п разные
типы поведения.
Проблема психологической совместимости (вторая задача) опера-
торов имеет две стороны: социально-психологическую п психофизиоло-
гическую.
Социально-психологическая совместимость включает общность
целевых установок у членов группы, общность нх ценностных ориента-
ций, отношения к деятельности и товарищам, мотивации поступков,
а также особенности психического склада.
Под психофизиологической совместимостью следует понимать
совместимость по уровню физиологического и психомоторного развития,
одинаковое проявление основных психических процессов и сенсомотор-
ных функций, единую степень тренированности группы в тех или иных
профессиональных навыках или умениях, согласованность к динамике
временных н силовых показателен высшей нервной деятельности и
других функциональных систем организма, совместимость по темпе-
раменту и т. д.
Интегральной характеристикой эффективности взаимодействия
операторов является сработанность группы.
Сработанность — это эффект взаимодействия, сочетания людей,
который обеспечивает иаилучшее выполнение цели совместной деятель-
ности при малых энергетических затратах на деятельность и взаимодей-
ствие на фоне значительной субъективной удовлетворенности друг
другом и высокой адекватности взаимопонимания.
Групповая деятельность не является аддитивной, т. е. ее результат
не просто сумма результатов деятельности отдельных операторов, он
представляет собой более сложную функциональную зависимое гь.
В настоящее время существуют специальные методы, объектом исследо-
вания коюрых является деятельность группы в целом. К таким методам
следует отнести имитационное моделирование |71 ], математические
методы теории графов [27] п различные модификации аппаратурного
метода (см гл 1), а также социометрия и другие методы социальной
психологии [153].
Формирование группы — сложный, непрерывный процесс, вклю-
чающий в себя ряд этапов При этом на каждом последующем этапе
происходит корректировка и уточнение задач, решаемых па предыдущих
этапах.
333
1. Определение структуры группы. Величина группы оценивается
по формуле
/ 111
24 г J V ).jTj
' т Г
1де г — число непрерывно функционирующих пультов; Z,- и Z; —
соответственно частота постсилепия заявок на управление для пультов
с периодическим и эпизодическим функционированием; Т[ и Tj - время
обслуживания заявок; m, s — соответственно число заявок для обоих
видов пультов; q—продолжительность рабочего дня операторов. Вид
и характер взаимосвязей между членами группы определяется характе-
ром задач, решаемых группой.
2. Групповая подготовка. Групповой отбор проводится в целях
выявления наиболее обучаемых групп, характеризующихся высоким
уровнем эффективности групповой деятельности и устойчивости к внеш-
ним неблагополучным воздействиям. При групповом обучении и трени-
ровке помимо общих принципов обучения необходимо обеспечить высо-
кую профессиональную подготовку операторов, удовлетворяющую
требованиям совместной деятельности и включающую групповое обуче-
ние навыкам совместных действий по профессиональному взаимодей-
ствию; формирование у членов группы ценностных ориентаций, высокой
мотивации к совместной работе и стремления к сотрудничеству; органи-
зацию соревновательного духа подготовки, создание равных для всех
участников условий соревнования; необходимую взаимозаменяемость
определенных специалистов в процессе групповой деятельности; опору
на точные знания личностных характеристик членов группы и особен-
ностей ее функционирования; обучение руководителя группы принципам
внутригруппового управления.
3. Управление групповой деятельностью. Формирование и регули-
рование внутригрупповых отношении включает организацию оптималь-
ного распределения функциональных обязанностей между членами
группы в соответствии с их профессионально-ролевой ориентацией и
индивидуально-психологическими свойствами; специальную подготовку
и обучение руководителя группы (лидера) навыкам и приемам управле-
ния малой группой; формирование групповых норм н общегрушювых
ценностей, способствующих успешному выполнению групповой деятель-
ности; осуществление мероприятий, препятствующих образованию
замкнутых подгрупп.
5. КОНТРОЛЬ СОСТОЯНИЯ И РЕЗУЛЬТАТОВ
РАБОТЫ ОПЕРАТОРА
Состояния человека исследуются разными науками, поэтому суще-
ствуют психологические, медицинские и другие взгляды иа целостное
состояние человека. Так, медики говорят о состоянии здоровья, пси-
хологи — о психическом состоянии человека.
Инженерная психология изучаег фуикцшша тьные состояния
человека-оператора, возникающие н трудовой деятельности. На основа-
нии этих исследований проектируются кош роль, диагностика и регули-
рование функциональных состояний человека-оператора как компо-
нента, определяющего характер протекания деятельности в СЧМ. Эти
мероприятия являются важным средством повышения эффективности и
надежности СЧМ Одновременно они направлен!.! иа решение задач
334
сохранения и укрепления здоровья человека и гармоничного развития
его личности.
Для характеристики функциональных состояний оператора выде-
ляют следующие его показа гели: поведенческие (поза, мимика, характер
общения с другими людьми); эффективности деятельности; работоспо-
собности; вегетативные (реакции сердечно-сосудистой и дыхательной
систем); биохимически: (обмен веществ, эндокринные и ферментные
реакции); психологические (восприятие, память, внимание, мышление);
психофизиологические (изменения биопотенциалов сердца, мозга,
неработающих мышц, сопротивления кожи и т. д.); субъективные
(самооценка состояния) [2(5, 228].
Даже перечисление разноуровневых показателей функционального
состояния подчеркивает сложность интегральной оценки состояния
человека-оператора в процессе дягельносги. Функциональные состояния
оператора формируются из его начального, «фонового» (до начала
деятельности) состояния в процессе деятельности и являются одним из
результатов деятельности. Системный характер сдвигов функциональ-
ных состояний, развивающихся у человека в процессе целесообразной
деятельности, является следствием системной организации различных
функциональных систем, включенных в эту деятельность. Отдельные
функциональные системы организма (ЦНС, сердечно-сосудистая, дыха-
тельная и др.) в процессе труда человека-оператора объединяются в еди-
ную функциональную систему психической деятельности, которая
обеспечивает получение двух видов целей: биологической — выживание
человека (эта цель обеспечивается иной функциональной системой вне
операторской деятельности, соответствует «фоновому» состоянию) и
социально-психологической — достижение результата операторской
деятельности. С этой точки зрения функциональные состояния человека
следует рассматривать как координированный целью деятельности
качественно своеобразный ответ функциональных систем разных уровней
на внешние и внутренние воздействия, возникающие в процессе деятель-
ности. Характер связей, организации этих отдельных систем зависят от
вида и цели деятельности, от фонового состояния человека-оператора.
Поэтому функциональные состояния оператора невозможно пред-
ставить в виде простого изменения в функционировании той или иной
системы организма или даже их набором Поскольку функциональное
состояние человека-оператора формируется в процессе регуляции дея-
тельности п является результатом координированного указанными
целями взаимодействия и взаимосодействия функциональных систем
разных уровней, то каждое функциональное состояние характеризуется
не константными показателями (постоянными во времени), а определен-
ным типом их динамики в рамках оптимальной организации. Поэтому
в диагностических целях главное значение имеет информация об основ-
ных тенденциях в характере изменения регистрируемых показателей,
а не их абсолютные значения.
Выбор характеристик (показателей), подлежащих контролю, опре-
деляется его целями, условиями и спецификой работы оператора.
Однако в любом случае к комплексу анализируемых показателей выдви-
гаются требования информативности, достоверности, простоты реализа-
ции, возможности оценки динамики показателей в течение рабочего дня.
В зависимости от поставленных целей контроль функциональных
состояний оператора может быть исследовательским, констатирующим
и профилактическим (или прогнозирующим).
Исследовательский контроль применяется для проверки адекват-
ности инженерно-психологических решений (рекомендаций), выбора
335
Рис. 123. Классификация СЧМ ио принципам организации контроля
наилучшего из имеющихся вариантов. На основании результатов иссле
довательского контроля, проводимого в процессе инженерно-психоло-
гических исследований, осуществляется инженерно-психологическая
оценка проектируемого изделия (системы), формулирующая требования
к психофизиологическим качествам операторов проектируемой СЧМ,
проектируются системы контроля, диагностики и регулирования
функциональных состояний человека-оператора.
Констатирующий контроль применяется для проверки готовности
оператора к выполнению деятельности п системе (заступление па де-
журство, подготовка к работе и т. п.).
Профилактический контроль проводится в процессе деятельности
оператора в целях предсказания и предупреждения возникновения
у оператора нежелательных состояний, которые могут служить причи-
ной снижения эффективности и надежности СЧМ.
Профилактический контроль позволяет предвидеть эти состояния
раньше, чем это скажется на результатах деятельности оператора, и
принять меры для предотвращения нежелательных состояний. Целесо-
образность профилактического контроля особенно важна для выполне-
ния оператором ответственных функций.
По принципам осуществления контроля СЧМ могут быть разделены
на типы (рис. 123). Кроме этого, СЧМ могут различаться по степени
автоматизации выбора воздействия. С этой точки зрения различают
системы с самоконтролем и внешним контролем СЧМ В первом случае
информация о функциональном состоянии выдается непосредственно на
пульт оператора и является дополнительной информацией, повышающей
достоверность самоконтроля оператора и аргументированность выбора
им решения о дальнейшем режиме своей работы Внешний контроль
предусматривает, что решения о функциональном состоянии и корректи-
ровке режимов работы операторов принимаются оператором высшего
уровня (руководителем) или компетентным экспертом. Внешний
контроль обычно осуществляется с помощью биотелеметрических
систем (рис. 124).
Контроль состояния оператора может проводиться различными
методами (рис. 125, 126). Их общая характеристика и применяемые для
этого технические средства описаны в гл I, и. 3, 5 Из них для целей
контроля наибольший интерес представляют бесконтактные меюды:
анализ речевого сигнала, актограмма, анализ функциональных еостоя-
336
Рис. 124. Схема биотелеметрической системы корабля «Восток-3»:
ЭЭГ, ЭОГ — предусилители для регистрации электроэнцефалограммы и элек*
троокулограммы; ЭКГ —усилители для записи электрокардиограммы;
у2 — усилители ЭКГ, используемые для записи ЭЭГ и ЭОГ\ ПГ — усили-
тель для записи пневмо/рлммы; КГР — система для регистрации кожно-галь-
ванических реакций; ЭКФ — электрокардиофон, система для оперативной
передачи частоты пульса с помощью передатчика «Сигнал» (С); АР — авто-
номный регистратор для записи частоты пульса и дыхания во время призем-
ления; БР—бортовой регистратор; РТС — радиотелеметрическая система;
Р— регистрирующие устройства
12 Ломов Б. Ф. п др.
337
Рис. 126. Классификация методов исследования состояния оператора (вид снизу)
Рис. 127. Типы колебаний в актограмме
ний оператора по телевизионному изображению и др. Эти методы осо-
бенно важны при необходимости проведения непрерывного, неотвле-
кающего оператора, профилактического контроля.
Речевой сигнал содержит признаки, характеризующие эмоциональ-
ные и физиологические аспекты функциональных состояний человека-
оператора. Этими признаками являются изменение динамического
диапазона речи, смещение энергетического спектра, изменение частот-
ного спектра, временные характеристики речевого сигнала [156].
Актограмма — регистрация непроизвольных перемещений или
изменений положения тела оператора относительно кресла. Метод удо-
бен для операторов, находящихся в состоянии оперативного покоя
(режим ожидания сигнала).
Информация о состоянии оператора снимается с тензодатчиков,
закрепленных па металлической пластине под сиденьем кресла. В акто-
грамме (рис. 127) имеются низкоамплитудные непроизвольные колеба-
ния тела 1, среднеамплитудные колебания 2, высокоамплитудные коле-
бания 3 — произвольные перемещения (повороты тела, смена положе-
ния и т. п.). Для среднеамплитудпых колебаний установлена зависи-
мость их частоты от состояния оператора. В нормальном состоянии эта
частота находится в пределах 5—12 колебаний в 1 мин. При снижении
уровня бодрствования (засыпании), потери бдительности опа умень-
шается до 0—5 колебаний в 1 мин, в состоянии утомления частота стано-
вится более 12 колебаний в 1 мин.
Диагностика состоянии в СЧМ требует разбиения состояний на
группы с точки зрения обеспечения работоспособности оператора и
системы в целом при условии сохранения здоровья человека-оператора.
Как следует из рис. 128, функциональные состояния оператора могут
быть классифицированы по ряду признаков. Важнейшими из них
является характер и значение напряженности и тяжести труда.
Операционная напряженность характеризует степень сложности
выполняемой работы, опа определяется характером и значением инфор-
мационной нагрузки. Эмоциональная напряженность обусловливает
создание необходимого функционального фона для эффективной реали-
зации высшей нервной деятельности и характеризует состояние под-
системы энергетического обеспечения ЦНС. Тяжесть труда определяется
степенью нагрузки на мышечную систему. С количественной точки
зрения напряженность (тяжесть) труда делят на четыре степени: 1 —
легкую, 2 — среднюю, 3 — высокую, 4 — очень высокую.
12*
339
Рис. 128. Классификация состояний оператора
Качественная характеристика изменения ряда психофизиологи-
ческих показателей при различных проявлениях напряженности опера-
тора дана в табл. 116. Количественные эквиваленты, соответствующие
этим качественным характеристикам, показаны в табл. 117. Оценка
степени тяжести и напряженности труда может быть проведена с по-
мощью данных в табл. 118.
Основная особенность изменения рассмотренных в табл. 116, 117
показателей — это их качественно однозначные в ряде случаев ответы
на воздействие различных внешних стимулов. Поэтому, как уже под-
черкивалось, уверенно определить функциональное состояние оператора
можно лишь по одновременным изменениям нескольких показателен.
Они образуют снмптомокомплекс показателей, а метод их анализа носит
название иолпэффекторного [215]. Выбор конкретных показателей,
входящих в состав симптомокомплекса, определяется спецификой изу-
чаемой деятельности. Общие рекомендации сводятся к тому, чтобы в его
состав входили показатели, характеризующие каждый из трех основных
частных комплексов — психомоторный (двигательная активность чело-
века), ненродинамнческнй (динамика нервных процессов), вегетативный
(протекание процессов обмена).
Для оценки функционального состояния по нескольким параметрам
(снмптомокомплексу) следует использовать методы теории распознава-
ния образов и ситуационного управления. Задача сводится к определе-
нию, к какому из двух классов (соответствующих плп не соответствую-
щих исследуемому состоянию) относится распознаваемый объект (функ-
циональное состояние оператора) на основании полученных показателен.
При этом состояние оператора рассматривается как сложный много-
компонентный образ в некотором Л'-мерном пространстве.
При решении конкретных практических задач можно встретиться
с необходимостью диагностики состояний п использования психофи-
зиологических характеристик, пе рассмотренных в табл. 116, 117.
В этих случаях Для диагностики состояния оператора рекомендуется
использовать специальные методы.
340
Таблица 116
Изменение психофизиологических показателей при различных функциональных состояниях оператора
Состояв ие оператора Электрофизиологические показатели Речь, дыхание, счет Критическая частота фосфе?{ а Крпт;;чес-ищя мельче чин
ЭЭГ КГР ЭКГ эог
СпокоИное внимавие Депрессия С4-ритма, появление <5-ритма и вызванных потенциалов Изменение потенциала при появлении информации Стабилиза- ция пульса, незначи- тельное изменение систоличе- ского пока- зателя Сосредоточен ие взгляда в про- странстве вбли- зи ожидаемого сигнала. корот- ких фиксаций мало, моргания Спокойная речь, хоро- ший устный счет Оптималь- ные показа- тели Оптималь-
eg НапрЯ/кен- ное внима- ние На фоне общей депрессии с/,-ритма наблюдается 2 — 3 «-верете- на, усиление G • н 0-ритмов, вызванные потенциалы Постоянные колебан ия потенциала, значительные изменения при появлении информации Учащение пульса, увеличен не систоличе- ского пока- зателя Преобладание коротких фик- саций, имеются особо продол- жительные фик- сации, отсут- ствие следящих движений. сокращение числа морганий Спонтанная речь, ошиб- ки в устном счете Увеличение сини сил
Эмоцко- н альная напряжен - ность Депрессия а-ритма, усиление б- и 0-ритмов, появление вы- сокочастотных колебаний Постоянн ые колебания по- тенциала зна- чительной ве- личины, ответ на полезный сигнал скрыт Значитель- ное учаще- ние пульса при отри- цательных эмоциях, значитель- ное увели- чение систо- логического показателя Преобладание особо длитель- ных и корот- ких фиксаций Характер- ная окраска речи, зна- чительное изменен не ритма дыхания При боль- шой продол- жительности то же, что и при утом- лении
Состояние оператора Электрофизиологические показатели Речь, дыхание, счет Критическая частота фосфена Крит и чес а я ч а ел ста
ээг КГР экг эог
Утомление Уменьшение количества вызванных по- тенциалов, по- явление 6-рнт- ма, снижение активности а- и а-ритмов Ослаблена ые ответы на по- лезные сигна- лы, появление спонтанных колебаний, по- тенциала и па- радоксальных реакций Значнтель- ное учаще- ние пульса, аритмия, снижен нс потенциала зубцов Появление и развитие сле- дящих движе- ний, преобла- дание длитель- ных фиксаций, большое число морганий, по- вышение поро- гов восприятия, пропуски по- лезных сигна- лов Снижение устойчиво- сти внима- ния, учаще- ние дыха- ния Значитель- ное увели- чение на- пряжения и частотъ: Значитель- ное снн/Ь.е- н не
Сенсорный голод (недостаток информации) Поя пленне 0-ритма и 6-волн Спонтанные колебан и я потенциала на фоне общей малой актив- ности кгр На фоне пониженной и ровной частоты пульса наблюдают - ся резкие замедления (2 — 4 удара) и учащения (4 — 10 уда- ров) Большое коли- чество просле- живающих дви- жений, длитель- ных фиксаций, пропуски по- лезных сигна- лов Замедлен - ная речь, апатичность — —
Продолжение табл, 116
Сое тонкие оператора Электрофизиологические показатели Речь, дыхание, счет Критическая частота фосфена Критическая частота мельканий
ЭЭГ КГР ЭКГ эог
Перегрузка информацией Высокочастот- ные колебания, наличие [3-рит- ма, большое количество вызванных потенциалов Постоянные значительные изменения потенциала Значитель- ное учаще- ние пульса при длитель- ном напря- жении, уве- личение систоличе- ского пока- зателя Большое коли- чество корот- ких фиксаций со значитель- ной амплитудой отклонения, со- кращение ко- личества дли- тельных фик- саций и морга - и и ii Значнтель- ное учаще- ние дыха- ния, ошиб- ки в устном счете Повышен не напряжения н частоты Снижение
Прием сигнала Вызванные потен циалы, депрессия а-ритма Новая волна независимо от исходного уровня Резкое изменение интервала R. — R.: пер- вые 1 — 2 удара — увеличение, затем умень- шение Продолжитель- ная фиксация на объекте восприятия Задержка дыхания — —
Степень напряженности и тяжести
До 150 151 — 250 "’ззо 351 и белее средняя величина энерго- затрат, ккал/ч Оцеп ка тяжести труда
До ьо 81—95 96 — 1 16 111 л более средняя частота пульса (в минуту) з течение смены
26 — 80
выносливости к стан- дартному статическо- му усилию Умень ~ о к
объема кр ат к о в р ем с и - нон памяти Е а Оцев и ервного измене кои цу в % OI
скрытого периода про- стой зрительно-мотор- ной реакции а ;а степеш напряже- ниям фу и рабочего г ИСХОДНО
времени выполнения теста на концентрацию и переключение вни- мания £ (Т ° = р: s 53 X X
экскреция адренали- на Оцеп ноте по ус крец НН 10
экскреция норадрс - калина ровнем, _ - с S ta - 5 W § ° 2-5 3 й: П ~ х
экскреция 17 оксн- кортикостероидов иональ- кення :ю з»кс- равне- Зочим
Оценка тяжести и напряженности труда
но психофизиологическим данным
Отклонение 07 исходного уровня
1. Метод «R — не R» заключается в том, что множество всех
возможных состояний разбивается иа два взаимно дополняющих мно-
жества рабоюсиособных и неработоспособных состояний [Хц} и
Для текущего состояния х (t) оценивается вероятность
Р [х (01 £ {Х^}.
Отнесение состояний х (/) к группе 1—3 (см. рпс. 128) производится,
исходя из условия
р (ОС (Х»]€
[Р1 niinl 1 ] —состояния 1;
[1 — Рз maxi R] nun] — состояния 2;
[0; 1 — р3 щах] — состояния 3.
Вероятности Р]пцп> Рящах задаются для конкретной системы.
Принадлежность (непринадлежность) состояния к группе опасных
(см. рис. 128) определяется аналогично. .Множество всех возможных
состояний разбивается ил подмножества допустимых и недопустимых
состояний. Оценивается вероятность принадлежности состояния к по-
следнему множеству. Определение границы множества недопустимых
состояний осуществляется но данным ииженерио-пспхологических и
медико-биологических исследований.
2. Сравнение состояния человека-оператора с эталоном осуществля-
ется методом, называемым «скользящим правилом». При этом строится
диагностическая матрица, в которой столбцами являются диагнозы,
а строками — признаки (симптомы). Если симптом прн данном состоя-
нии встречается, ставится 1, если не встречается, — 0. Искомый диагноз
определяется по полному совпадению симптомов. Прн графовом пред-
ставлении структуры состояния это эквивалентно совпадению (тож-
деству) эталонного и исследуемого графов деятельности пли развития
СЧМ.
3. Если практически полного совпадения структур эталонного и
исследуемого состоянии добиться затруднительно, целесообразно про-
ведение оценки состояния методом минимального расстояния. При этом
методе осуществляется сравнение структур, исследуемого состояния
хс (4) со структурами состояний — элементов множества {.vc} эталонных
состояний.
За меру расстояния d [х,
элементов структуры состояний
х~
С1
принимается число несовпадающих
(I , х~), аналогично определяются
’ 0 с!
расстояния между хс (4) и остальными элементами {х'с}; л'с (4) отож-
дествляется с таким состоянием из {х~}, что х (4) = х~ (4) f },
1 с с 0 с 0 1 с ’
если d [%. (/Q), х~ 40)] = min {<;/ [х (4), х~ ]}.
4. Метод допустимых отклонений является методом, не требующим
поочередного сравнения с большим числом эталонов и более удобным
для большинства СЧМ. Отнесение состояния к одной из групп произво-
дится сравнением с. эталонным состоянием работоспособности хг (/).
Критерием диагностик;- служит допустимое значение расстояния
«эталон — исследуемое состояние», в общем случае зависящее от вре-
лтени.
345
Наиболее грубая оценка состояния может быть произведена из
условия
I UJ, если d |Х(. (о, л>(/)|<е(1);
хс (Л €
I Ы’ 6СЛИ dlXc(0’ Хс (0]>е(/).
В данном случае е (/) представляет собой критерий отказа. Воз-
можно введение наряду с критерием (функций) отказа (Д (I) критерия
(функции) предотказа е2 (/), причем е2 (/) < г, (/).
В этом случае
(хх) при dc £ d [хс (/), х.г (0| < е2 (/);
Хс(0€
(х2) при </сС [ег (0, et (О|;
{Х3) При dc > 6, (/).
В данном выражении {%,}, (х2), {х3} обозначают множества состоя-
ний соответственно устойчивой и неустойчивой работоспособности
и неработоспособности. Принадлежность или непринадлежность хс (I)
к множеству {х4} опасных состояний оценивается по критерию (функции)
опасных состояний гд.
5. Построение оптимального решающего правила Бейса произво-
дится в предположении задания априорных сведений о диагностируемых
состояниях (классах состояний), стоимости штрафов за неправильную
диагностику, стоимости эксперимента.
Важным элементом контроля за деятельностью и состоянием чело-
века-оператора является также контроль результатов его работы,
который позволяет дать более полную и объективную оценку деятель-
ности оператора, выявить наиболее трудные и напряженные элементы
деятельности, определить причины ошибок и выработать рекомендации
по их предотвращению. Наибольшее применение для анализа сложных
и ответственных видов деятельности находят специальные регистрирую-
щие приборы, автоматические устройства контроля и ЭВМ.
Профилактика СЧМ (ее подсистем, звеньев, элементов) и контроль
результатов работы оператора является одним из важнейших направ-
лений повышения надежности и эффективности сложных систем. Из-
вестны пять основных стратегий проведения профилактики:
а) плановая I — проводится по заранее определенному графику
в сочетании с восстановлением систем при нх отказах;
б) плановая II — проводится только плановая профилактика,
а отказавшие системы не восстанавливаются;
в) смешанная I — кроме плановой профилактики после каждого
отказа и ремонта системы проводится аварийная (внеплановая);
г) смешанная II — проводится плановая и аварийная профилактика
и отсчет исчисляется с момента проведения последней;
д) профилактика по фактическому состоянию систем.
Профилактика отказов техники и ошибок человека представляет
собой систему воздействий, направленных на предотвращение нежела-
тельных состояний СЧМ (ее подсистем, звеньев, элементов). По данным
контроля состояния н результатов работы оператора производится выбор
воздействий как на человеческие, так и на технические звенья СЧМ.
Множество воздействий па человека-оператора может включать
психологические воздействия (стимулы), коррекцию режимов труда и
отдыха оператора; воздействия ла организм внешними раздражителями
и др. (табл. 119).
346
Таблица 119
Методы воттейсгпчя па оператора
Метод воздействия Срсдст !Ш 1‘.О )Де11С1 ВИ >1 । Краткое содержание метода
Аэроновизацпя воздушной среды Ап п<) ЛФ Jl Экспозиция 10 мин, кон- цент рация легких аэроннов ОТринательной поля рпости 105
Ионирсванис во- ды Аппарат J1K-27 Специальный питьевой режим, воздействие полиро- ванной водой на БАТ (до 10 мг/л)
Электропуп кту ра Динара) и ДР <-чР а м [) а» Воздействие на БАТ от 5 до 90 с; ток до 30 мкА
Светопуиктура Лазоря ыс- ляторы биостиму- Воздействие на БАТ и БАЗ
Термовоздействие Суховоздуш в ая ка- мера Экспозиция 10 мин, сухой пар 70 °C, влажность 10 — 15 %
Аутогенная или специальная физи- ческая тренировка Комплексы специаль- ных упражнений Методы саморегуляции не- произвольных функций для снятия эмоционального на- пряжения
Цветозвуковая релаксация Релаксометры, ком- наты психологической разгрузки Воздействие специально подобранной цветозвуковой программы продолжитель- ностью 10—15 мин; жела- тельно в такт с биоритмами (например, с ритмами дыха- и и я)
Примечав и е. БаТ — биологически активные точки.
Рис. 129. Структурная схема профилактического контроля функционального
состояния оператора:
У-0 — человек -оператор; Л1 — машина; ФС — функциональное состояние
347
Pc i ''.н-пдав'то г-.! с ''.’чтением ил namini v по рс';\'то,тш им i';;c in
ф\ н un:i и". пито:" елл и.ши и '4|i’o;iio|','. того f-i-io- даш.! 'отопи: otoi
Говер: toioii СЧ.М J i:iи[• i.?'”<”.! 6:471, ig;kci’,4 :\;ед\тош1К’ ва-
рианты воздействий: сито- \,>j;;к>epi.civ.K ye'i’of’.C!:» ппзикаиви
(ДЛ Я 'TOTOTOHII.iX ИХоВТоЧ— ЯрГЗ.С'З И TO.’BHIIH.T TO.I1TOTO, ll’l",ep rc'.l.lV',
а.тфав',11, расположение ишаков n i. 11 ); изменение скорости креднив.'к--
пня информации, с(’ тодержтои:’. коокчестиа, размеров порции инс'|Ор-
мации в т. п.; адаптивное изменение режима диалоги, перераспределе-
ние функций между машиной и неловском-опсратором; изменение
геометрических xapainepncniK районе го места оператора.
Возможная структура подсистемы профилактического контроля
функционального состояния представлена иа рис. 129. Блок обработки
данных осуществляет выбор стратегии воздействия и выдает соответ-
ствующие команды генератору воздействий.
Примеры реализованных подсистем профилактического контроля
состояния и качества работы операторов приводятся в 1226J.
П Р И Л О Ж Е Н И я
П р п л о ж е п л е 1
ГОСУДАРСТВЕННЫЕ СТАНДАРТЫ НА ТЕРМИНОЛОГИЮ
И ТРЕБОВАНИЯ к СЧМ
Номер ГОСТа
16035—70
16456—70
20921—75
21034—75
21033—75
21035—75
21036—75
21480—76
21752—76
21753—76
21786—76
21829—76
21837—76
21839—76
21958—76
22269—76
22613—77
Наименование ГОСТа
Качество продукции. Общие эргопомпческне показате-
ли. Термины.
Качество продукции. Эргономические показатели. Но-
менклатура.
Комплексная система общих технических требований.
Система «человек—машина». Тренажеры. Общие эрго-
номические требования.
Система «человек—машина». Основные понятия. Об-
щие эргономические требования.
Система «человек—машина». Рабочее место человека-
оператора. Термины н определения.
Система «человек—машина». Рабочая среда рабочего
места человека-оператора. Термины и определения.
Системы «человек—машина». Тренажеры. Термины и
определения.
Система «человек—машина». Мнемосхемы. Общие эрго-
номические требования.
Система «человек—машина». Маховики управления п
штурвалы. Общие эргономические требования.
Система «человек—машина». Рычаги управления. Об-
щие эргономические требования.
Система «человек—машина». Сигнализаторы звуковые
неречевых сообщений. Общие эргономические требова-
ния .
Система «человек—машина». Кодирование зрительной
информации. Общие эргономические требования.
Система «человек—машина». Табло коллективного поль-
зования из цифровых зпакосннтезирующих электролю-
минесцентных индикаторов. Общие эргономические тре-
бования.
Система «человек—машина». Кресло человека-операто-
ра. Общие эргономические требования.
Система «человек—мшинпа». Зал и кабины операторов.
Взаимное расположение рабочих мест. Общие эрюно-
мические требования.
'Система «человек—машина». Рабочее место оператора.
Взаимное расположение элементов рабочего места.
Общие эргономические требования.
Система «человек—машина». Выключатели в переклю-
чатели поворотные. Общие эргономические ;ребо-
па кал.
349
22614—77
22615—77
22973—78
22902—78
23000—78
23144—78
12.2.032—78
12.2.033—78
Система «человек—машина». Кнопки, выключатели и
переключатели клавишные и кнопочные. Общие эрго-
номические требования.
Система «человек—машина». Выключатели и переклю-
чатели типа «тумблер». Общие эргономические требова-
ния.
Система «человек—машина». Общие эргономические
требования. Классификация.
Система «человек—машина». Отсчетные устройства ин-
дикаторов визуальных. Общие эргономические требо-
вания.
Система «человек—машина». Пульты управления. Об-
щие эргономические требования.
Система «человек—машина». Трубки электронно-лу-
чевые для отображения визуальной информации. Об-
щие эргономические требования.
Система стандартов безопасности труда. Рабочее место
при выполнении работ сидя. Общие эргономические
требования.
Система стандартов безопасности труда. Рабочее место
при выполнении работ стоя. Общие эргономические
требования.
Приложение 2
ГОСУДАРСТВЕННЫЕ СИСТЕМЫ СТАНДАРТОВ БЕЗОПАСНОСТИ ТРУДА
ГОСТ 12.0.003—74 ССБТ. Опасные я вредные производственные фак- торы. Классификация.
ГОСТ 12.1.001 —75 ССБТ. Ультразвук. Общие требования безопас- ности.
ГОСТ 12.1.002—75 ССБТ.Электрические поля токов промышленной частоты напряжением 200 кВ и выше. Общие требования безопасности.
ГОСТ 12.1.003—76 ССБТ. Шум. Общие требования безопасности.
ГОСТ 12.1.004—76 ССБТ. Пожарная безопасность. Общие требова- ния.
гост 12.1.005—76 ССБТ. Воздух рабочей зоны. Общие санитарно- гигиенические требования.
гост 12.1.006—76 ССБТ. Электромагнитные поля радиочастот. Об- щие требования безопасности.
гост 12.1.007—76 ССБТ. Вредные вещества. Классификация. Об- щие требования безопасности.
гост 12.1.008—76 ССБТ. Биологическая безопасность. Общие тре- бования.
гост 12.2.002—74 ССБТ. Сельскохозяйственная техника. Методы оценки параметров условий труда.
гост 12.4.012—75 ССБТ. Средства измерения и контроля вибрации на рабочих местах. Технические требования.
гост 12.1.012—78 ССБТ. Вибрация. Общие требования безопасно- сти.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Авиационные цифровые системы контроля и управлеипя/Под
ред. В. А. Мясникова и В. П. Петрова.—Л.: Машиностроение, Ле-
iiiiiirp. отд., 1976. 608 с.
2. Адамс Д. Поведение человека-оператора в процессе слеже-
ния. — В сб.: Инженерная психология. — М.: Прогресс, 1964, с. 476—
516.
3. Ананьев Б. Г. Теория ощущений.—Л.: Изд. ЛГУ, 1961.
230 с.
4. Ананьев Б. Г. О проблемах современного человекознания.
М.: Наука, 1977. 256 с.
5. Андреева Е. А., Вергилес Н. Ю., Ломов Б. Ф. Механизм эле-
ментарных движений глаз как следящая система. — В кн.: Моторные
компоненты зрения.—М.: Наука, 1975, с. 7—55.
6. Анохин П. К- Биология и нейрофизиология условного реф-
лекса.— М.: Медицина, 1968. 189 с.
7. Антропометрический атлас. — М.: ВНИИТЭ, 1977. 138 с.
8. Багрова Н. Д. Фактор времени в восприятии человеком. — М.:
Наука, 1980. 96 с.
9. Баевский Р. М. Прогнозирование состояний на грани нормы
и патологии. — М.: Медицина, 1979. 168 с.
10. Баевский Р. М., Эйди У. Р. Методы исследований в косми-
ческой биологии и медицине. Передача биомедицинской информа-
ции. — В кн.: Основы космической биологии и медицины. Т. И, кн. 2—
М.: Наука, 1975, с. 268—305.
11. Бардин К. В. Проблема порогов чувствительности.—М.:
Наука, 1976. 146 с.
12. Бедный Г. 3. Совершенствование нормирования труда: пси-
хофизиологический аспект.—М.: Экономика, 1978. 128 с.
13. Беранек Л. Акустические измерения. Пер. с англ./Под ред.
Н. Н. Андреева.—Изд. иностр, лит., 1952. 626 с.
14. Береговой Г. Т. Проблемы психологии в космических иссле-
дованиях.— В кн.: Инженерная психология.—М.: Наука, 1977,
с. 258—265.
15. Бендат Дж. Пирсол А. Измерение и анализ случайных про-
цессов.— М.: Мир, 1974. 464 с.
16. Биотехнические системы: теория и проектпрованне/Под ред.
В. М. Ахутина. —Л.: Изд. ЛГУ, 1981. 220 с.
17. Броун С. И. Основные проблемы эргономики в бурении сква-
жин.— М.: Недра, 1975. 118 с.
18. Богданович Л. Б., Бурьян В. А., Раутман Ф. И. Художествен-
ное конструирование в машиностроении. — Киев: Техника, 1976. 182 с.
19. Бодров В. А., Медведев В. И. Анализ психофизиологических
и психологических характеристик оператора. — В кн.: Инженерная
психология.—М.: Наука, 1977, с. 181 —190.
351
20. Борисов Б. М. Проектирование систем «человек—машина»
с Mi!Kponpo:iecco|'ii'.i и Koniyp’i': хттривчегшя. —г:.: Изд Пи-, nv?,w-
JUCI1IIP. квалпфиксшщн ciiciiua.H.cKU cyivvii.-c-iie.v.i'.Hi промышлен-
ности, 10'0. 24 с.
21. Борисов С. В. Матема i гческая модель процессов приобрете-
ния и утери навыков. — В к,:.: Проблемы инженерной психологии
и эргономики. Вып. 2— М.: ВН'"Т;1Э, 1.474. с. 1л0—153.
'22 . Бутов В. 11., Горбунов В. А. Информационная модель для
изучения вопросов знаковой индикации. — В кн.: Проблемы общей,
социальной и инженерной психологии. — Л.: Изд. ЛГУ, 196«,
с. 150—158.
23. Буякас Т. М. Зрительные и двигательные аспекты работы
глаза в задачах ручного слежения. —В кн.: Исследование зрительной
деятельности человека. — М.: Изд. МГУ, 1973, с. 126—142.
24. Введение в эрогономику'Под ред. В. П. Зинченко. —М.:
Сов. радио, 1974. 352 с.
25. Вейнберг А. М. Улучшение условий труда иа промышленных
предприятиях. — М.: Экономика, 1973. 136 с.
26. Венда В. Ф. Инженерная психология и синтез систем отобра-
жения информации.—М.: Машиностроение, 1975. 396 с.
27. Венда В. Ф., Нафтульев А. И., Рубахин В. Ф. Организация
труда операторов: инженерно-психологические проблемы.—М.: Эко-
номика, 1978. 224 с.
28. Виноградов М. И. Физиология трудовых процессов.—АГ:
Медицина, 1966. 367 с.
29. Водлозеров В. М., Ломов Б. Ф. К вопросу о механизмах пси-
хической регуляции действий оператора, работающего в режиме сле-
жения.— В кн.: Проблемы инженерной психологии.—Л.: Изд.
ЛГУ, 1964, с. 23—31.
30. Водлозеров В. М. К вопросу о зрительном различении уско-
рения, — В сб: Проблемы общей и индустриальной психологии. —
Л.: Изд. с. 48—57.
31. Военная инженерная пспхологня/Под ред. Б. Ф. Ломова. —
М.: Военнздат, 1970. 400 с.
32. Вожжова А. И. Методика изучения функций анализаторов
при физиолого-гигиенических исследованиях. — Л.: Медицина,
1973. 223 с.
33. Вудворте Р. Экспериментальная психология. Пер. с англ./Под
ред. Г. К. Гуртового и М. Г. Ярошевского. —М.: Изд. иностр, лит.,
1950. 800 с.
34. Вудсон У., Коновер Д. Справочник по инженерной психологии
для инженеров и художников-конструкторов. Пер. с англ./Под ред.
В. Ф, Венды,—М.: Мир, 1968. 518 с.
35. Выщепан Л. И., Выщепан Л. Н. Коэффициент загрузки п на-
дежность оператора. — В кн.: Прикладные вопросы инженерной пси-
хологии. Вып. И. —Таганрог: ТРТИ, 1975. с. 24—37.
36. Гаврилов Э. В. Эргономика на автомобшльном транспорте. —
Киев: Техника, 1977. 152 с.
37. Галактионов А. И. Представление информации оператору. —
М.: Энергия, 1969. 180 с.
38. Галактионов А. И. Основы инженерно-психологического
проектирования АСУ ТП. — М.: Энергия, 1978. 208 с.
39. Гальцов А. Д. Нормирование н основы научной организа-
ции 1руда в маш.:ис:,:т; ое;шп. — М.'. Манншоеi рощшс, Г171. 630 С.
40 Гарус М. В., Свердлин В. М., Исаков Е. Н. Операторские
Il НсПСК-И.’ 1,х, ПКГЬ’ а в гом,1 r-l.in рЬВД II иы X систем управления Пред-
иртон:.',' : — М.: Энергия, )Э/i !3- с.
i 1 Генкин А. Л., Мсдадев В. И. Прогнозирование психологи-
ческих состояний. — J1.; Наука, 1973. 144 с.
•12 . Геслер В. Л1. Основы техипчоской эстетики и эргономики.—
Калинин'. Изд. Калининсг-ого политехи, ин-та, 1974. 262 с.
43. Голубев В. С., Живов Н. П., Рызнкова М. Л. Пиевмоэлектрои-
пые системы управления хамкво-технологическимн процессами (раз-
работка эргономического обеспечения).—Мл Химия, 1977. 320 с.
44. Гольтбурт С. Н. Нейродпнамика слуховой системы человека.—
Л.: Изд. ЛГУ, 1964. 212 с.
45. Горбов Ф. Д., Лебедев В. И. Психоневрологические аспекты
труда оператора.—А1.: Мединина, 1975. 207 с.
46. Горбунова И. М., Рокотова Н. А. О ритмической организа-
ции последовательности действий человека. — В кн.: Управление дви-
жениями.— Л.: Наука, 1970, с. 7—17.
47. Горшков С. И., Золина 3. М., Мойкин К). В. Методики иссле-
дований в физиологии труда.—АГ: Медицина, 1974. 311 с.
48. Гранит Р. Основы регуляции движений.—М.: Мир, 1973.
367 с.
49. Губинский А. И., Евграфов В. Г. Эргономическое проектиро-
вание судовых систем управления. — Л.: Судостроение, 1977. 224 с.
50. Гуревич К. М. Профессиональная пригодность и основные
свойства нервной системы.—М.: Наука, 1970. 272'с.
51. Туровский Н. Н., Космолинский Ф. П., Мельников Л. Н.
Проектирование условий жизни и работы космонавтов.—М.: Маши-
ностроение, 1980. 168 с.
52. Грэхем Ч. X. Зрительное восприятие. — В кн.: Эксперимен-
тальная психология. Т. 2/Под ред. С. Стивенса. М. Изд. иностр, лит.
1963, с. 445—507.
53. Денисов В. А., Чернышев А. П. К оценке сложности сигна-
лов для выполнения слежения. — Техническая эстетика. 1980,
с. 25—27.
54. Денисов В. Г., Онищенко В. Ф., Скрипец А. В. Авиационная
инженерная психология.—М.: Машиностроение, 1977. 216 с.
55. Джонс К- Дж. Инженерное и художественное конструирова-
ние. Пер. с англ./Под ред. В. Ф. Венды.—М.: Мир, 1976.
374 с.
56. Дружинин В. В., Конторов Д. С. Проблемы снстемологпи
(проблемы теории сложных систем)/С предисловием акад. В. М. Глуш-
кова.— А1.: Сов. радио, 1976. 296 с.
57. Дружинин Г. В. Процессы технического обслуживания авто-
матизированных систем. —М.: Энергия, 1973. 272 с.
58. Друзин Я. Я., Коганер С. Э. Телевизионные системы отобра-
жения информации.—М.: Энергия, 1975. 178 с.
59. Душков Б. А. Двигательная- активность человека в условиях
термокамеры н космического полета. — М.: Медицина, 1969. 319 с.
60. Душков Б. А. Психологические проблемы ритмов жизни и
деятельности человека. — Психологический журнал, АЗ 2, 1980,
с. 122—133.
61. Емельянов И. П. Формы колебаний в биоритмологии. —
Новосибирск: Наука, 1976. 127 с,
62. Забродин 10. М., Лебедев А. Н. Психофизиология и психо-
физика, М.: IbivK-i, 1977. 178 с.
63. Заир win Ю. М. Процессы принятия решения иа сенсорпо-
перцепгн.шом уровне. — В кн.: Проблемы принятия решения. — М.:
Наука, 1976, с 33—55.
' 64. Забподнн Ю. М. Введение в общую теорию сенсорной чувствп-
телыюсгн.— В кн.: Психофизические исследования.—М.: Наука,
1977, с. 31—12.с
65. Завалишина Д. Н. Деятельности оператора в условиях дефи-
цита врсмеип. — В кн.: Инженерная психология. М.: Наука, 1977,
с. 190—218.
66. Заде Л. Понятие лингвистической переменной и ее примене-
ние к принятию приближенных решений. — М.: Мир, 1976. 2.30 с.
67. Зазыкин В- Г., Чернышев А. П. О влиянии «зоны нечувстви-
тельности» в характеристике обьекта управления на качество выпол-
нения слежения. — Вопросы психологии, 1980, № 2, с. 132—135.
68. Зараковскнй Г. М. Психофизиологический анализ трудовой
деятельности. — М.: Наука, 1967. 114 с.
69. Зараковскнй Г. М., Медведев В. Н. Психолого—физиологи-
ческое содержание деятельности оператора. •— В кн.: Инженерная
психология. — М.: Наука, 1977, с. 101 —119.
70. Згурский В. С., Лисицын Б. Л. Элементы индикации: Спра-
вочник 2-е изд. пер. н доп. —М.: Энергия, 1980. 304 с.
71. Зигель А., Вольф Дж. Модели группового поведения в системе
«человек—машина». Пер. с англ./Под ред. Г. Е. Журавлева. —М.:
Мир. 1973. 261 с.
72. Зимкина А. М. Электрофизиологические показатели функ-
ционального состояния центральной нервной системы. — В сб.; Функ-
циональные состояния мозга.—М.: изд. МГУ, 1975, с. 6—19.
73. Зинченко В. П., Мунииов В. М. Основы эргономики.—М.:
Изд. МГУ, 1980, 343 с.
74. Иванов Л. Д., Ишин С. С. Экспериментальная оценка неко-
торых типов многошкальных приборов. — Измерительная техника,
1974, № 7, с. 76—78.
75. Илларионов В. А., Кошелев М. В., Мишурин В. М. Техни-
ческие средства обучения водителей.—М.: Воепнздат, 1979, 88 с.
76. Ильин Е. П. Теория функциональной системы и психофизиоло-
гические состояния. — В сб.: Теория функциональных систем в фи-
зиологии и психологии. — М.: Наука, 1978, с. 325—346.
77. Инженерная психология/Под ред. Г. К. Середы. — Киев:
Впща школа, 1976. 308 с.
78. Инженерная психология в применении к проектированию
оборудования. Пер. с англ./Под ред. Б. Ф. Ломова и В. И. Петрова. —
М.: Машиностроение, 1971. 408 с.
79. Инженерная психология за рубежом. Пер. с англ./Под ред.
Ю. Б. Гиппепрейтер. — М.: Прогресс, 1967. 494 с.
80. Инженерная психология: теория методологи"1, практическое
применение/!йод ред. Б. Ф. Ломова. — М.: Наука, 1977. 304 с.
81. Инженерная психология. Сборник статей. Пер. с англ./Под
ред. Д. Ю. Панова и В. П. Зинченко. — М.: Прогресс 1964. 696 с.
82. Инженерно-психологические требования к системам управ-
ленпя/Под ред. В. М. Мушшова. — М.: ВНИИТЭ, 1967. 264 с.
83. Инженерно-психологическое проектирование АСУ/ПоД ред.
А. И. Прохорова. — Киев; Будивельннк, 1973. 167 с.
84. Интема Д. Одновременное запоминание иескотьких собы-
тий, — В сб.: Инженерная психология за рубежом. —- М.: Прогресс,
1957, с. 322—343.
354
85, Кабикин В. Е. Диагностика оперативного мышления. —
Киев.: Паукова думка, 1977. 105 с.
86 Калин В. К., Францев А. Н., Майборода В. В. Стенд для мик-
роструктурного анализа управления движущимся объектом. — В кн.:
Тезисы 111 международной конференции стран — членов СЭВ по эрго-
номике.— М.: ВНИИТЭ. 1978, с. 54—56.
87. Карлов Д. Ф. Моделирование условий дежурства операто-
ров автоматизированных пунктов управления. — В кн.: Прикладные
вопросы инженерной психологии. Вып. 1 —Таганрог: ТРТИ, 1974,
с. 33—41.
88. Козырькова М. Г. Изучение динамической остроты зрения. —
В кн.: Физиология зрения в нормальных и экстремальных усло-
виях/Под ред. В. Г. Самойлова. — Л.: Наука, 1969, с. 138—141.
89. Комплексные системы управления качеством продукции иа
производственных предприятиях н в объединениях на базе стандарти-
зации.— ЛЕ: изд. стандартов, 1975. 86 с.
90. Королев А. В. Проектирование алфавитно-цифровых СОИ
с учетом возможностей зрительного анализатора человека. — В ки.:
Прикладные вопросы инженерной психологии. Вып. 2. — Таганрог:
ТРТИ. 1975, с. 62—71.
91. Косилов С. А., Леонова Л. А. Работоспособность человека
и пути ее повышения. — М.: Мединина, 1974. 240 с.
92. Косилов С. А. Психофизиологические основы научной орга-
низации труда.—М.: Экономика. 1979. 175 с.
93. Костюк В. И., Ходаков В. Е. Системы отображения информа-
ции и инженерная психология. — Киев: Вшца школа, 1977. 192 с.
94. Кравцов С. В. Глаз и его работа. М. — Л.: Изд. АН СССР,
1950. 532 с.
95. Крендел Е., Мак—Руер Д. Изучение навыков с точки зрения
теории сервомеханизмов. — В кн.: Инженерная психология.—ЛЕ:
Прогресс, 1964, с. 672—693.
96. Круклис В. К. Альбом колеров. — ЛЕ: Стройиздат, 1973.
86 с.
97. Крылов А. А. Человек в автоматизированных системах
управления.—Л.: Изд. ЛГУ, 1972. 192 с.
98. Крылов А. А. Обработка информации в операторской дея-
тельности. — В кн.: Методология исследований по инженерной пси-
хологии и психологии труда. Ч. 2.—Л.: Изд. ЛГУ, 1975, с. 3—39.
99. Куно Я. С. Перспирация у человека.—М.: Изд. иностр,
лит., 1961. 186 с.
100. Лабораторные исследования внешней среды,Под ред.
А. В. Павлова. — Киев.: Здоровье, 1978. 311 с.
101. Лебедев В. И. Профессия века. Психологические аспекты
труда операторов. —ЛЕ: Наука, 1978. 192 с.
102. Линдсней П., Норман Д. Переработка информации у чело-
века. Пер. с апгл./Под ред. А. Р. Лурия. — ЛЕ: Мир, 1974. 550 с.
103. Литвак И. И., Ломов Б. Ф., Соловейчик Е. И. Основы по-
строения аппаратуры отображения автоматизированных систем. —
М.: Сов. радио, 1975. 352 с.
104. Лобанов Е. М. Проектирование дорог н организация движе-
ния с учетом психофизиологии водителя.—ЛЕ: Транспорт, 1980.
311 с.
105. Ломов Б. Ф. Человек п техника.—ЛЕ: Сов. радио, 1966.
464 с.
355
106. Ляпов Б. Ф. О роли практики в развита и общей теории пси-
холог нп.— Вопросы психологии,— 1971, № 1, с. 12—21."
107. Ломов Б. Ф., Сурков Е. И. Антиципация в структуре дея-
тельности.— ЛЕ: Наука, 1979 . 280 с.
108. Ломов Б. Ф. О путях тюстроетшя теории инженерной психо-
логин на основе системного подхода. — В кц.: Инженерная психоло-
гия. Теория, методология, практическое применение. — М.: Наука,
1977, с. 31—55.
109. Ломов Б. Ф., Завалова Н. Д., Пономаренко В. А. Принцип
активности оператора в инженерной психологии. — В кн.: Инже-
нерная психология.—М.: Наука, 1977, с. 119—133.
НО. Ломов Б. Ф., Николаев В. И., Рубахин В. Ф. Некоторые
вопросы применения математики в психологии. — В кн.: Психоло-
гия и математика.—ЛЕ: Наука, 197G, с. G—43.
111. Ломов Б. Ф., Швырков В. Б. Введение. — 13 кн.: Теория
функциональных систем в физиологии и психологии. — М.: Паука,
1978, с. 3—10.
112. Лоос В. Г. Промышленная психология. — Киев. Техника,
1980. 184 с.
113. Лофтус Дж. П., Боунд Р. Л., Паттон Р. М. Деятельность
космонавта. —В кн.: Основы космической биологии и медицины.
Т. II, кн. 2. — ЛЕ: Наука, 1975, с. 198—240.
114, ЛукьяновА. Н., Фролов М. В. Сигналы состояния человека—
оператора.—ДЕ: Наука, 1969. 248 с.
115. Луизов А. В, Инерция зрения.—ЛЕ: Госэиергопздат, 1961.
126 с.
116, Лущихина И. М. Зависимость аудирования от организации
речево. о материала. — В кн.: Проблемы общей, социальной ц инже-
нерной психологии. — Л.: Изд. ЛГУ. 1966, с. 107—113.
117. Маньшин Г. Г. Управление режимами профплактцк слож-
ных систем. — Минск: Наука и техника, 1976. 256 с.
118, Марищук В. Л. Об устойчивости психических процессов и
о различных функциональных состояниях в экстремальных условиях.—
В кн.’ Проблемы инженерной психологии. Вып. И.—ЛЕ: Изд. АПН
СССР, 1971, с. 169—172.
119. Марищук В. Л., Кузнецов Р. В. Изменения некоторых пси-
хологических показателей в условиях сильного утомления. — Вопросы
психологии, № 1, 1973, с. 118—121.
120. Марищук В. Л., Платонов К. К., Плетиицкий Е. М. Напря-
женность в полете.—ЛЕ: Воевиздат, 1969. 120 с.
121. Межотраслевые требования и нормативные материалы по
научной организации труда, которые должны учитываться при проек-
тировании новых н реконструкция предприятий, разработке техно-
логических процессов и оборудования/! 1од ред. Д. Н. Карпухина. —
М.: Изд. НИИтруда, 1979. 199 с.
122. Мейстер Д., Рабидо Дж. Инженерно-психологическая оценка
при разработке систем управлеиия. Пер. с англ./Под ред. В. Д. Небы-
лицнпа и В. И. Николаева. —ЛЕ: Сов. радио, 1970. 344 с.
123. Меньшов А. И., Рыльский Г. И. Человек в системе у правде-
пня летательным аппаратом. ЛЕ: Л1аши11остроенне, 1976. 190 с.
124. Методика и аппаратура для исследования психофизиологи-
ческих характеристик человека—оиератора/Под ред. В. Г; Волкова. —
М.: Наука, 1977. 102 с.
125, Методика и техника эксперимента в области прикладной фп-
знологшг чсловска/Под род. В. Г Волкова. —ЛЕ: Паука, 1978. 96 с.
35G
]‘?6 . Методика опу ед;'.'<ыи1 я 5s;’iip,';:,i'‘i коч э.рфсктовьосп: мспо-
пр: я:»:': i Р )'Р, — M,: .Акопом',.па, Г"'б. I ш с
'27 Методика (<»-'1н>апые I"’ шли иг») опрелел?:1;::: эко:ил:u>:eci:<ui
эффе.:' hihh'cih in п < и: >>в;-111 я г ।1,1| :i. и /я л<' чмин- ногой т c\i: и ни,
пзобретенпй и ран।к и;1.ч!। ,jpcк 11х "pc.T’ic;:.си,. 1-.. — М.: I ос. коми-
тет и<> науке п i< '.нищ-, ) 977. ;н i.
I‘28 . Методические и гс?-.ни1 :t< к;:е вонро;ы эксперпменга.тик и
пспхоф:Iз11о.тог।:।'1 ф>д реи В. ! Волкова.— М.: I '.-'jci, !980. 96 с.
129. Методические рекол.ендапчп по оценке ка.кжнос:ц и эффек-
тпвисеи) систем «человек—техника»'11од ред. Л. 11. I уоцпекого.—
М.: Изд. научного совета по кибернетике при АН СССР, 1971. 172 с.
130. Методология исследовании ио инженерной психологии н
психологии труда/Под ред. Л. А. Крылова. — Изд. Л1А, ч. I, 1975.
148 с. ч. 2, 1976. 160 с.
131, Методы инженерно-психологических исследований в авна-
ПшРПод ред. Ю. И. Добролепского. — М.: Машиностроение, 1975.
280 е.
132. Методы и портативная аппаратура для исследования инди-
видуально-психологических различий человека/Под ред. В. Л1. Шад-
рина. — Казань: Изд. Казачек, ун-та, 1976. 238 с.
133. Милерян Е. А. Психологический отбор летчиков. — Киев:
Изд. НИИ психологии УССР, 1966. 234 с.
134. Миткох Д. И., Носкова А. Д. .Методы и приборы для иссле-
дования поля зрения. —М.: Медицина, 1975. 80 с.
135. Митькин А. А. Электроокулографня в кцжеперно-пенхоло-
гпчсскпх исследованиях. — М.: Наука, 1974. 112 с.
136. Монмоллен М. Системы «Человек п машина».—М.: Мир,
1973. 256 с.
137. Морган К. Г., Чапанпс А. Инженерная психология в приме-
нении к проектированию оборудования.-—М.: Машиностроение,
1971. 488 с.
138. Мозин В. А., Улитин К). Г. Поправочные коэффициенты для
временных н надежностных показателей оператора СЧМ при воздей-
ствии факторов внешней среды. — В кил Эффективность п надеж-
ность систем «человек—техника». — М.: Изд. Научного совета по
комплекс, проблемам кибернетики При АН СССР, 1975, с. 77—78.
139. Налимов В. В. Теория эксперимента. — М.: Наука, 1971.
172 с.
140. Научно-технический прогресс и безопасность труда Под
ред. А. II. Гржегоржевского. — М.: Машиностроение, 1979. 240 с.
141. Небылицин В. Д. Надежность работы оператора в сложной
системе управления. — В кн.: Инженерная психология. М.: Изд.
МГУ, 1964, с. 358—367.
142. Небылицын В. Д. Основные свойства нервной системы чело-
века. А!.: Просвешеине, 1966. 38,3 с.
143. Небылицын В. Д. Психофизиологические исследования инди-
видуальных различий. —31.: Наука. 1976. 248 с.
144. Невельский Л. Б. Исследование объема кратковременной
п долговременной памяти. — В кн.: Проблемы инженерной психоло-
гии,—М.: Наука, 1967, с. 128—133.
145. Невельский П. Б. Объем памяти и количество информации. —
В кн.: Проблемы инженерной психологии. Вып. 3. — 21.: Изд. Обще-
ства психологов при АПН РСФСР, 1965. 223 с.
146. Никифоров Г. С. Самоконтроль как механизм иадежноси;
человека-оператора.-Л.: Изд. У1ГУ, 1977. 112 с.
357
147. Николаев В. И. Информационная теория контроля н управ-
ления.— Л: Судостроение. 1973. 223 с.
148. Николаев В. И. Инжеперпо-пснхологичсскпе «опросы по-
сгноения комплексов '(Челонек—машина». — В кн.: Инженерная пси-
хология. — М.: Наука, 1977. с. 231—25!
149. Николаев В. И. Определение времени, затрачиваемого опе-
ратором при решении задач но управлению судовой энергетической
установкой. —Энергетика и ipanciiopT, 1965, № 4, с. 130—145.
150. Новости медицинской техники: Научные груды. Вып. 1,'Отв.
ред. И. П. Смирнов. — М.: Изд. НИИ мед. приборостроения, 1976.
116 с.
151. Нойман И., Тимпе К. Организация труда: психофизиологи-
ческие аспекты контроля и управлення/Пер. с нем. И. С. Черемушкц-
ной. —М.: Экономика, 1975. 104 с.
152. Носенко Э. Л., Кофтун Л. Ф. Анализатор автоматизмов
речи.—Иностранные языки в высшей школе. 1972, Ай 7, с. 18—24.
153. Обозов Н. Н. Межличностные отношения. — Л.: Изд. ЛГУ,
1979. 150 с.
154. Овчинников В. С. Комплексная оценка при исследовании
психофизиологических состояний. — В кн.: Прикладные вопросы
инженерной психологии. Вып. 2. — Таганрог: Изд. Таганрог, радпо-
техн. ин-та, 1975, с. 18—24.
155. Окунь Я. Факторный анализ. —М.: Статистика, 1974, 200 с.
156. Основы инженерной психологнн/Под ред. Б. Ф. Ломова. —
М.: Высшая школа, 1977. 335 с.
157. Остромухов М. 3. Экспериментальный стенд «Игра-5». —
В кн.: Эргономика, труды ВНИИТЭ, № 14, 1977, с.. 156—158.
158. Оценка и прогнозирование функциональных состояний
в прикладной физиологии: тезисы докладов 1-го всесоюзного епмпо-
зпума/Отв. ред. А. А. Айдаралнев. — Фрунзе. Илим, 1980. 536 с.
159. Павлов В. В. Начала теории эргатическнх систем. — Киев:
Наукова думка, 1974. 240 с.
160. Панов Г. Е. Эргономика в нефтяной промышленности. —
М.; Недра, 1979. 278 с.
161. Персон Р. С. Электромпографпя в исследованиях человека. —
М.: Наука, 1969. 231 с.
162. Пиаже Ж. Генезис восприятия. — В кн.: Эксперименталь-
ная психологця/Под ред. П. Фресса н Ж. Пиаже. Вып. VI. — М.:
Прогресс, 1978, с. 13—87.
163. Платонов Г. А. Человек за пультом. —М.: Транспорт,
1971. 176 с.
164. Платонов К. К. Вопросы психологии труда.—М.: Меди-
цина, 1970. 264 с.
165. Повилейко Р. П. Архитектура машин. — Новосибирск:
Зап. сиб. кн. изд., 1974. 142 с.
166. Повилейко Р. П., Смирнов Б. А., Келенджеридзе М. Б. Эко-
номические аспекты проектирования пультов управления технологи-
ческим оборудованием. — Новосибирск: НЭТИ, 1979. 42 с.
167. Покровский П. Б. Расчет н измерения разборчивости речи. —
М.: Связь 1962. 146 с.
168. Полякова Л. В., Лейн В. М. Отображение измерительной
информации. — М.: Энергия, 1978. 142 с.
169. Попов Г. П. Инженерная психология в радиолокации. —
ЛЕ: Сов. радио, 1971. 143 с.
358
170. Практикум по инженерной пспхологип/Под ред. А. А. Кры-
лова. — Л.: Изд. ЛГУ, 1978. 168 с.
171. Практикум по экспериментальной пспхологип/Под ред.
В. Д. Шадрнкова. Вып. 1. — Ярославль: Изд. Ярославского ун-та,
1973. 68 с.
172. Проблемы инженерной психологии и эргономики: материалы
IV всесоюзной конфереишш/Отв. ред. В. Ф. Рубахин. — Ярославль:
Изд. Ярославск, ун-та, 1974, вып. 1. 272 с.; вып. 2. 204 с.; вып. 3.
184 с.
173. Проблемы инженерной психологии: материалы V всесоюз-
ной конференции/Отв. ред. Б. Ф. Ломов. — М.: Наука, 1979, вып. 1,
140 с.; вып. 2. 162 с.
174. Производственная эргономика/Под ред. С. И. Горшкова. —
М.: Медицина, 1979. 312 с.
175. Приборы и методики психофизиологического обследования
водителей автомобнлей/Н. А. Игнатьев, В. М. Мишурин, Р. Т. Муше-
гян, В. А. Сергеев. — М.: Транспорт, 1978. 88 с.
176. Психологические проблемы космических полетов./Под ред.
Б. Ф. Ломова. — М.: Наука, 1979. 238 с.
177. Психологические проблемы взаимной адаптации человека и
машины в системах управлення/Под ред. В. Ф. Венды, Ю. М. Забро-
дина, Б. Ф. Ломова. — М.: Наука, 1980. 320 с.
178. Психофизиологические исследования деятельности чело-
века-оператора и их техническое обеспечение/Под ред. В. Г. Вол-
кова.— М.: Наука, 1979. 90 с.
179. Психофизиология оператора в системах «человек—ма-
шина»/Под ред. К- А. Иванова—Муромского. — Киев: Наукова думка,
1980. 342 с.
180. Пушкин В. Н., Нерсесян Л. С. Железнодорожная психоло-
гия.— М.: Транспорт, 1973. 234 с.
181. Пушкин В. Н. Оперативное мышление в больших системах. —
М.—Л.: Энергия, 1965. 376 с.
182. Репкина В. Г. Исследование оперативных единиц памяти.
В сб.: Проблемы психологии памяти. — Харьков: Изд. Харькова:,
ун-та 1969, с. 13—18.
183. Романюта В. Г., Лидова В. Б., Юматова Л. И. Эксперимен-
тальный стенд для исследования операторских действий сенсомотор-
ного типа. — Техническая эстетика, 1979. X» 2, с. 18—19.
184. Рубахин В. Ф. Психологические основы обработки первич-
ной информации. — М.: Наука, 1974. 296 с.
185. Рубахии В. Ф. Состояние и тенденции развития инженерной
психологии. — В кн.: Инженерная психология.—М.: Наука, 1977,
С. 5—31.
186. Руководство по эргономическому обеспечению разработки
техники. Ч. 1, — М.: ВНИИТЭ, 1979. 260 с.
187. Славин И. И. Производственный шум и борьба с ним. —М.:
Профиздат, 1955. 336 с.
188. Саноян Г. Г. Создание условий оптимальной работоспособ-
ности на производстве: психофизиологический аспект. — М.: Эконо-
мика, 1978. 165 с.
189. Симонов П. В. Психофизиологический стресс космического
полета. — В кн.: Основы космической биологии н медицины. Т. 11,
кн. 2, гл. 14. —М.: Паука, 1975, с. 153—172.
190. Смирнов Б. А., Самошкина Н. М. Человек, труд, техпика/Под
ред. В. Н. Пушкина. — Харьков: Прайор, 1975. 208 с.
359
191. Смирнов Б. Л. Инженерная психология. — Киев Впита
школа, 1979. 190 с.
192. Смирнов Б. А. Работа оператора: экономический аспект. —
Экономика и организация, промышленного производства, 1979. № 11,
с. 169—171.
193. Смит К. Ю. Зрительная обратная связь н слежение. — В кн.:
Инженерная психология. —М.: Прогресс, 1964. с. 517—558.
194. Справочник ио гигиене труда/Под ред. Б. Д. Карпова и
В. Е. Ковшнло.—М.: Мединина, 1979. 446 с.
[95. Справочник по вероятностным расчетам/Т. Г. Лбезгаус,
Л. П. Тронь, IO. Н. Копешспн, И. А. Коровина.—М.: Воениздат,
1970. 530 с.
196. Справочник по надежности, т. 3, Пер. с англ./Под ред.
Б. Е. Бердичевского. — М.: Мир, 1970. 376 с.
197. Тарасенко Н. К)., Ананьев Б. В., Мойкин Ю. В. Оздоровле-
ние труда работников малоподвижных профессий.—М..' Медицина,
1978. 136 с.
198. Теп.чов Б, М. Проблемы индивидуальных различий.—М.:
Изд. Академии педагогических паук РСФСР, 1961. 536 с.
199. Тихомирова Б. В. Экономика и организация производства
в радиоэлектронной промышленности. — М.: Сов. радио., 1971. 416 с.
200. Томашевский Т. Человек в системе труда. — В кн.: Эрго-
номика.— М.: Мир, 1971, с. 76—121.
201. Трощихин В. А., Молдавская С. И., Кольченко Н. В. Функ-
циональная подвижность нервных процессов и профессиональный
отбор. — Киев: Наукова думка, 1978. 226 с.
202. Указания по проектированию цветной отделки производствен-
ных зданий промышленных предприятий (СН 181—70). — М.: Строй-
пздат, 1970. 98 с.
203. Уолд Дж. Глаз н фотоаппарат. — В кн.: Восприятие: меха-
низмы н модели. Пер. с англ./Под ред. Н. Ю. Алексеенко. —М.: Мир,
1974, с. 124—141.
204. Устинов А. Г. Цвет в производственной среде.—М.;
ВНИИТЭ, 1976. 89 с.
205. Утямышев Р. И. Радиоэлектронная аппаратура для физио-
логических исследований. — М.: Энергия, 1969 . 286 с.
206. Уэлфорд А. Т. Измерение сенсомоторикп. — В сб.: Инже-
нерная психология.—М.: Прогресс, 1964, с. 617—671.
207. Фокин К). Г. Надежность при эксплуатации технических
средств, — М.: Военпздат, 1970. 224 с.
208. Фокин К). Г. Язык описания эксплуатационных действий. —
В сб.: Проблемы инженерной психологии эргономики. Вып. 2.—М.:
ВНИИТЭ, 1974, с. 115—118.
209. Фролов А, А., Васильев О. Е., Мосунов О. Н. Проектиро-
вание с помощью шаблонов. — Техническая эстетика, 1976, № 2,
с. 8—9.
210. Фресс П. Восприятие п опенка времени. — В кн.: Экспери-
ментальная пспхслогпя'11од ред. II. Фресса и /К- Пиаже. Вып. VI.—
М.: Прогресс, 1978. с. 83—135.
211. Хачатурьянц Л. С. Прогнозирование и вероятность как по-
казатель опера шпион работоспособности человека. В кн.: Система
«человек и авт ома г». — М.: Наука. 1965, с. 235—240
212. Хачатурьянц Л. С., Гримак Л. П., Хрупов Е. В. Эксисрнмси-
тальи.-ш психофизиология в космических исследованиях. —?•!.: Наука,
1976. 400 с.
360
213. Хэсссг Дж. Введение в психофизиологию. Пер. с англ./Под
ред. Е. Н. Соколова. — ЛЕ: Мир, 1981. 248 с.
214. Цибулевский И. Е. Ошибочные реакции человека—опера-
тора.— ЛЕ: Сов. радио, 1979. 206 е.
215. Майкова Л. Д. Функциональные состояния п функциональ-
ный комфорт. — В сб.: Материалы всесоюзной конференции но эрго-
номике. — Ереван. ЛЕ: Изд. ВНИИТЭ, 1977, с. 3—7.
216. Человек и ЭВМ/Под ред. О. К. Тихомирова.—ЛЕ: Эконо-
мика., 1974. 182 с.
217. Чернышев Л. С. Комплекс аппаратуры для социально-психо-
логических исследований. — Психологический журнал, 1980, № 4,
с. 81—88.
218. Шадриков В. Д. Психология производственного обучения. —
Ярославль: Изд. Ярослав, ун-та, 1974. 142 с.
219. Шадриков В. Д. Системный анализ деятельности. — Яро-
славль: Изд-во Ярославск. ун-та, 1979. 92 с.
220. Шадриков В. Д. Изучение путей воздействия па уровень
активации в процессе формирования профессиональных навыков. —
D сб.: Проблемы инженерной психологии. — Ярославль: Изд. ЯГУ,
1976, с. 203—218.
221. Швырков В. Б. Теория функциональных систем в психо-
физиологии. — В сб.: Теория функциональных систем в физиологии
и психологии. — М.: Наука, 1978, с. 11—46.
222. Шмид М. Эргономические параметры.—ЛЕ: Л1пр, 1980.
239 с.
223. Шпара П. Е. Техническая эстетика и основы художествен-
ного конструирования. — Киев: Впща школа, 1978. 282 с.
224. Экспериментальная пснхологня/Под ред. С, С. Стивенса.
Пер. с англ./Под ред. П. К. Аиохииа и В. Л. Артемова. — ЛЕ: Изд.
иностр, лит., 1963. 681 с.
225. Экспериментально-психологические исследования в авиа-
ции и космонавтике/Г. Т. Береговой, Н. Д. Завалова, Б. Ф. Ломов,
В. А. Пономаренко.—ЛЕ: Наука, 1978. 304 с.
226. Эргатическое обеспечение автоматизированных систем/Под
ред. Г. Г. Мапьшипа.—Л1инск. Изд. Ин-та кибернетики АП БССР,
1980. 164 с.
227. Эргономика: Лабораторные работы/Под ред. Г. В. Дуганова.—
Киев: Впща школа, 1976. 173 с.
228. Эргономика в определениях. ЛЕ: Изд. ВНИИТЭ. Серия «Л1ето-
дические материалы». 1980. 136 с.
ПРЕДМЕТНЫЙ УКАЗАТЕЛЬ
Абстракция 16
Адаптация световая 51
— обонятельного анализатора 81
— темновая 54. 57
Аккомодация 15
Активность 18
Анализ 16
— отказов работы 285 — 287
— речевого сигнала 46. 47
систематический 102
— системы 24. 252 — 258
— соматографический 198
Анализатор 14, 17, 50 — 83
— вкусовой 81—83
— зрительный 29, 52 — 63
— кинестетический (проприоцеп-
ция) 80
— кожный 76—80
— обонятельный 80
— слуховой 29, 63—76
Анкетирование 18
Антропометрические характеристики
(АХ) 5. 25, 26. 49, 54, 116—127,
248. 281
Аппаратура измерительная 24 — 27 —
Минимальные размеры для до-
ступа 182, 183
Апперцепция 15
Ассоциация 16
Быстродействие 287, 288
Вероятность безошибочной работы
106. 107
Взаимодействие человека и современ-
ной техники 7
Вибрация 76. 78. 237, 238
Видность относительная 56
Внимание 15, 25, 27. 28. 36 — Коле-
бание 15 — Переключение 15, 112-
Тренажеры 41
— непроизвольное 15
— произвольное 15
Воображение непроизвольное 17
— произвольное 17
— творческое 17
Восприятие 15, 27, 31 — Констант-
ность 1 а
— временных интервалов 3G
— движения 6!—63
— движущегося звукового образа 37
— звукового сигнала 43
— зрительное 52
— мелькающего света 60, 61
— оперативной единицы информа-
ции 112
— света 60
— цвета 211, 212
Воспроизведение (актуализация об-
разцов) 16, 88
Вредные вещества 241
Временные характеристики 24, 49,
109—116, 194
Время ожидания начала обработки
сигнала 23, 308—314
— реагирования 36. 38, 42, 43 — Ла-
тситнып период 31
(лаз — Строение 52
362
Гомеостат 32, 34. 35 — Горбова Ф. Д.
34
Громкость — Кривые 66 — Уровень
67 —Формула Стивенса 67
Датчики 18, 21
— физиологические 22, 25 — Клас-
сификация 22
Дееспособность 323
Действие человека-оператора I0, 14,
25. 26
— тестирующее 25
— управляющее 94 — 100
Деятельность — Математические мо-
дели 22 — 24, 258, 272 — Принятие
решений 10. II, 14, 15, 88 — 94 —
Прогноз 88 — Срыв 268, 270—
276, — Средства изучения 28, 29 —
Типы 10. 12 — Утомление 37, 99 —
Этапы 10. II — Эффективность 291
— групповая 25, 32 — 35, 37, 39, 40,
48. 331—334
— организаторская 33
Дисперсия внутренних параметров
СЧМ 251
— времени выполнения действия 116
— входного сигнала 258
— выходной координаты 257
— параметра 251
— целевой функции 251
Документаця по поиску неисправ-
ностей 185—186
— графическая 186
Закон Блонделя 59
— Бунзена— Роско 59
— дифференциальный 288
— интегральным 288
— Пипера 54
— Рикко 53
— Тальбо 61
Зона выполнения ручных операций
190
— расположения СОИ и ОУ 192
Зрение — Острота 58, 62 — Поле 62,
63
Измерение — Виды 24 — 26
Индикаторы 7, 8, 130. 131. 163 —
1 73, 194 — Группы 131 — Под-
группы 131 — Рекомендации по
конструированию 135—138 — Срав-
нительная характеристика 163 —
166 — Чипы 164 —166
—- акустические 131, 1 44, 147 — 149
— визуальные 131, 1 35— 142, 148
— знакосин тезирующие (ЗСИ) 144,
147
— многош кальпыс- 169, 170
— проприоцептивные 131
— стрелочные 131 — 139, 141
— тактильные 131
— шкальные 134 — 139. 141
Инженерно-психологическая оценка
(НПО). 5, 9, 171, 277 — 321
— быстродействия оператора и СЧМ
287—295
— информационной нагрузки опера-
тора 308 — 314
— надежности СЧМ 282 — 287
— проектов СЧМ 295 — 303
— профессиональной пршодпости
о I ivp -,п ора 40
Инженсрно-психоло! ичсское проек-
тирование (ЦГ111) 5, 7, 9, 21, 101,
105, 1 27, 244—276
— Процесс 245, ‘Мб — Учет предель-
ных возможностей оператора 270 --
27 1 — Факторы рабочей среды 219,
230 — Этапы 246 — 248
Инженер но-нс и хол оги чес кие требо-
вания (ИПТ) 5, 1 28 — 243, 277, 278,
282, 295, 318
— к обслуживаемости и ремонтопри-
годности 174—183
— к организации РМ 187—198
— к ОУ 14 9 — 162
— к СОИ 1 29— 1 48, 1 63— 1 73
— к физическим факторам рабочей
среды 229 — 239
— к химическим факторам рабочей
среды 239 — 243
— к ЭД 184—186
— Eipu художественном проектиро-
вании 199
Информация — Анализ 11 — Воспри-
ятие 10 — Восприятие 10 — Вы-
деление 11 — Динамика поступле-
ния 17 — Динамика смены II —
Задержка 35 — Информационное
взаимодействие человека и тех-
ники 7 — Информационны!'! канал
17 — Информационная модель 7 —
Информационный поиск Ю — Ин-
формационное поле 11 — Инфор-
мационная СЧМ 9, 10 — Кодиро-
вание 11, 131 — 134 — Методы пере-
работки 12 — Количество 23 —
Носитель 14 — Обработка 7, 23 —
Обобщение 11 — Объем 19 — Ос-
мысливание 10 — Оценка Ю, 11 —
Передача 12 — Перекодирование
12, 13 — Переработка 7, 8, 11, 13,
23, 26 — Поиск 1 1 — Потоки 7,
10 — Преобразование 8 — Прием
8, 11, 14, 23 — Скорость поступ-
ления 23 — Способы приема 12 —
Средства отображения 7
— Средства предъявления 44 — Тео-
рия 22, 23 — Уплотнение 19 —
Условие неискаженной передачи
23 — Фильтрация 13
— воспринимаемая 13, 14
— дополнительная 17
— избыточная 13
— извлекаемая из памяти 14
— исходная И
— командная 8
— логическая 19
— об управляемом объекте (УО) 8
— перерабатываемая 13, 23
— регистрируемая 19
— текущая 14
Категории тяжести работ 220 229
230
Кибернометр 32 — 34
Кодирование зрительной информации
131 — 134
Кож и о-гальванимеская реакция
(КГР) 20, 22, 28, 36, 335, 337,
338, 34 1 —343
Константа lltvepa Ь9, /и, bl
Коэффициент весовой 262
— liuniMHOii связи 34
— загруженности Зд8, 311
— очереди 308, 311
— поправочные 106, 107
— приведения разновременных за-
трат 321)
— сопряженной эффективности 316
— текучести рабочей силы до и
после внедрения инжеперпо-психо-
ло!пческпх рекомендаций 317
— экономической эффективности 315
Кривошипные рукоятки 159
Критерий отбора компонентов 246
— надежности 218
— оценки эффективности СЧМ 248
— точности 248, 249
Критическая частота слияния мель-
каний (КЧСМ) 5, 36, 37, 60, 61
Инструкция но эксплуатации 184, 185
Интерьер — Зоны 209 — Расположе-
ние светильников 213 — Сочетание
цветов 209, 210 — Элементы 209
Информационная модель 7, 8, 9, 12,
143
Латентный период 31
Локализация пространственная 71
Маскировка 72, 81 — Порог 73 —
Эффект 72
— звуковых сигналов 72
Маховики управления 160, 161
Методы анализа систем со случай-
ными параметрами
— Мопте-Карло 253
— нелинейных систем 256
— статистической линеаризации
256 — 258
— теории чувствительности 256, 257
— эквивалентных возмущений 254,
Методы анкетирования 18
— беседы 17
— дополнительной задачи 18
— изучения трудовой деятельности
28, 29
— инженерной психологии 17, 18
— информационный 288
— комбинированный 292 — 295
— математические 22 — 24
— наблюдения 17
— параметрической идентификации
систем с заданной структурой 260
— последовательно-стру ктурный
292—295
— прогнозирования 287
— психофизиологические 17, 18
— самоотчета 17
— теории информации 23
— теории массового обслу живапня 24
— «черного ящика» 260, 261
— экспертной оценки 18
Мнемосхема 113, 114 — Форма пред-
ставления пришаков информации
145. 146
Моделирование математическое 272
— полунатуриое 259
— физическое 260
Модель концептуальная 11, 92, 272
363
Модель ( ‘IV. диекрслn ix -'s-l
— ква 11,?i I!;11 иа... "и !
-- JI I! 11 v 11 ii <•, ,i I'u'l, ?hi
— co С1\'!’(||'шыми парам:1) рами 219,
Мон от о ш: ост), труда 327
Мышление 12. 16, j 7, !9, 83, 9i —
Обобщен ио 16
— абстрактное (отвлеченное) 16
— логическое 23
— наглядно-действенное 16
— наглядно-образное 16
— образное 12
— оперативное 12, 83, 91
— понятийное 12
Наблюдение 17, 102
Навык 9, 14, 27, 40 — 42, 46, 330, 331
Нагрузка допустимая 99
— неблагоприятная 99
— оптимальная 99
Надежность 6, 1 8, 25, 47, 1 00—108,
282, 287, 334, 336 — Оценка 282—
287 —Снижение 101. 102 — Харак-
теристики 100— 108
— технической части системы 6
— человека-оператора б, 25, 47,
100—108, 334, 336
Напряженность 17, 18, 36, 37, 99,
327, 339, 340
Носитель информации 14
Оборудование — Требования к об-
служиваемости и ремонтопригод-
ности 174 — 183
— для исследования факторов рабо-
чей среды 221 —22 1
— для проведения инженерно-пси-
хологических исследований 24 — 48
Обслуживаемость 174 — Рекоменда-
ции 175—179
Общение 17 — Внутренняя речь ]7
— речевое 17
Оператор-исследователь 12
— наблюдатель 12
— манипулятор 12
— руководитель 12
— технолог 10
Опознание 90 — Информационный по-
иск 90 — Оптимальные условия 133
Органы управления (ОУ) 5, 9, 22,
159—103, 187, 189, 191, 192, 191,
195 — Выбор 150 — Классифика-
ция 1 1_9 — Рукоятки управления
157, 1о9 — Рулевые колеса 160,
161 — Рычаги управления 137 —
159 — Требования 1 49 — 1 62 —
Штурвал 160, 161
Оценка быстродействия оператора 287
— инженерно-психологическая 5, 9,
1 71, 277 — 321
— информационной нагрузки опе-
ратора 308
— надежности 282—287
— статистическая 278
— физической нагрузки оператора
98, 99
Ошибка (ошибочные действия) —
Анализ 17, 18, 23 — Классифика-
ции 283, 286 — Причины 284 —
Типы 102 — Характеристика 17
Ощущение 13 — Абсолютный верх-
ний п нижний порог 15 — Порог
боЛРВОН) ощу 1Ц0НИЯ 66
Память 16. 25. 27, 28, 36. 42, 49, S3,
— Кр'.л КОВрСлД и И 2Я 16, 83
— логическая 83
— образная 16, <83
— оперативная 16, .36, 81 — 87
— произвольная 16
— словесно-логическая 16
— эйдетическая 16
— эмоциональная 16, 83
Перцептивно-опознавательный уро-
вень — Обнаружение сигнала 90 —
Различение 99 — Опознание 90
Пневмография (ПГ) 20, 22, 29, 337,
338
Поддержка оператора психологиче-
ская 27 4 — 2/6
Показатели инженерно-психологиче-
ские 280—282 — Структура 296,
297
— антропометрические 281
— гигиенические 281
— качества взаимодействия 282
— комфортности 296
— психологические 282
— психофизиологические 281
— физиологические 281
Порог световой чувствительности 53 —
35, 65
— абсолютный 53
— болевого ощущения 66
— временной 70, 71
— дифференциальный 55, 56
— слышимости 64, 65
Принятие решений 7, 8, 10, 11,
14, 15, 88 — 91
Профессиональная подготовка опе-
ратора 9, 328 — 33 1 — Ориентация
9. 328 —Отбор 9, 328 — 330 — Обу-
чение 9, 26. 41, 329—331 — Уро-
вень подготовленности 23
Процессы психофизиологические 20,
21 — Ре/ пстрация 19, 21, 36 — 38,
339 —Способы изучения 36 — 38
Пульт 190 — Высота 193 — Панели
190 — Поверхности 190 — Размеры
193 — Форма 191
— испытуемо] о 30
— управления 190
— экспериментатора 30
Работоспособность 18, 38, 323 —
Динамика 324 — Колебания 326 —
Ограничения 326
— Развивающееся утомление 325
— нарастающая 324
— устойчивая 324
Рабочая среда 21 5 — 243 — Класси-
фикация элементов, составляющих
факторы 216 — 219 — Критерии оцен-
ки факторов 225 — 228 — Нормы
на физические факторы 230— 234 —
Приборы п аппаратура для исследо-
ваний 281 —224 — Факторы 17, 218 —
239 (см.)
Рабочее место (РМ) 5, 8, 25, 93, 101,
21 5, 296 — Информационное поле
189 — Макет 199 — Моторно-'
поле 189 — Организация 101.
364
18'—199 — Рабочие подоженпя
188
Разброс выходной величины 251 —
Метод неопределенных множ in е-
л<ш Лагранжа 251 — Ф> пиния
стоимости 2о1
— параметров машины 2-19. 250, 252
— фазовой координаты 25(1
— функциональпых характеристик
человека-оператора 249, 250, 252
Регистрация процессов 19
Режимы труда и отдыха 99, 323 — 327
Ремонтопригодность 174 — Реко-
мендации 175— 1 79
Реминисценция 88
Рефлексомстр 30, 31
Рецепторы 8, 50
Речь — Динамические характери-
стики 76 — Внутренняя речь 17
— Норма разборчивости 73, — Раз-
борчивость 73, 75 — Речевой мак-
симум 76 — Речевой минимум
76 — Речевой уровень 76 — Спек-
трально-временные характеристи-
ки 76 — Устройства анализа ре-
чевого сигнала 46, 47
Рукоятки управления 137, 1о9—162
Рулевые колеса 160, 161
Рычаги управления 157 —1о9
Сенсибилизация 51
Сигнал 23, 49, 54, 58, 6-1, 82. 84, 93,
130, 1 44, 228, 263, 273, 308, 337 —
Алфавит 85, 131 — Вероятность
появление 23 — Восприятие 14 —•
Декодирование 14 — Длительность
действия 61 — Допустимая плот-
ность потока 23 — Интенсивность
51, 171 — Информационное содер-
жание 86 — Маскировка 72, 149 —
Минимальная длительность 51 —
Модальность 131 — Обнаружение
90 — Опознание (идентификация)
90 — Отслеживание 26-1— Ощуще-
ние 73 — Последовательный образ
61— Прием и анализ 63 — Радио-
сигнал 39 — Различение — 82-
Режим ожидания 339 — Частотные
характерен ни 51—Яркость 60,61
— биоэлектрический 5и, 52
— внешний 50
— воспринимаемый 50
— входной 261, 265 — 268
— выходной 52, 261. 264, 268
— гармонический 268
— звуковой 61, 69, 71, 147, 1-19
— зрительный 170
— кодовый 131
— маскирующий 72
— непрерывный 60
-- неречевой 147
— параметрический -16
— предъявляемый 268, 271, 272, 327
— регистрирующей анпаоатуры 35
— речевой 41, 44, 46; 47, 339
— тональный 71
-- укрупненный (метасигпал) 116
— физиологический 38
— числовой 8-1
Синтез 6
— системы 2-j2 — 258
С‘!сна отображения информации
(СОИ) — Принципы 1юс(роч'л1'.я 163 —
Вывод и т: фо р м а. ц 11 и 163--174 —
К-л.'кхпфии .ш н и 1 30
Система «человек —машина» (СЧМ)
5. 7, 1 8. 23—26, 29, 48, 49,
52, 51. 93. 10(1, 104-16'4. 127 —
13(1, 161 — 197, 230, 211—216. 252,
259 — 260, 270, 271, 27 1, 275, 3(19
,327, 328, 3.30, 3.31, 33-1, 339. ,34 5,
316 — A.TI орптмический анализ
303— 308 — Быстродействие 287,
288 — Классификация 9, Ю,
336 — Надежность 2 а, 47, 101,
336 — Оп.епка 277 — 321 — Проек-
тирование 9, 2'44 — 258 — Струк-
турная схема 7, 8 — Цикл регули-
рования 8. 287, — Экономическая
оценка 314 — 321 — Эффективность
8, Ю, 1 2, 25, 1 01, 245, 2 18, 314
319, 336
— информационная 9, 10
— исследовательская 9, 10
— обслуживающая 9, 10
— обучающая 9, 10
— организационные 6
— технологические 6
— управляющая 9. 10
Слежение 47. 266, 267, 271—274 —
Рассогласование 269 — Срыв 268,
271 —273—Точность
— компенсаторное 266—268
Слух бинауральный 71
— фонетический 17
Состояние человека-оператора — По-
казатели 3.35
— психическое 334
— психофпаиолО1ическос 19, 25
— функциональное 1 8, 25. 4 7, 250,
33-1—34 8
Статистика экспериментов 271, 272
Счетчики барабанные — Требования
140, 141
Тахистоскоп 30, 31
Теория автоматического управления
j— информации 22 — 23
— массового обслуживания 23
— статистическая 291
— чувствительности 256, 257
Торможение ретроактивное- 87
— проактивное 87
Точностные характеристики 25, 97,
99, 268 — 270
Требования антропометрические 126,
129
— пижонерно-психологи веские 128
— к барабаинььм счетчикам 140, 141
— к органам управления 149
— к средствам отображения инфор-
мации 1 29
к эксплуатационной документа'
цци 181
Тренажер 26
— операторов 42 — 44
— памяти -И
Тумблеры 1.?4. 155— Характери-
стики приводных эломенюв Д55
— специальные причины:ни, 1 оо
•— широко: о применения 1а5
Управляй мын
объект (УО)
Урши нь 1 рыткос j и 67
5, 7, 8
зез
— интенсивности звука G7
— пср11<‘[[Г11вио-О[1О.Ш'1н;гголь11!,1['1 90,
91
Усилитель информации 19, 21
Устройства для анализа речевого
сигнала 41, 46. -Г/
— для обучения операторов 39 — 41
— для треперовок операторов 41
— изучение нспхофнзиоло!ических
характеристик 36 — 38
— контроля работы оператора 41,
45. 46
Утомление 37, 99, 325
Ухо — Абсолютный порог слышимо-
сти 64 — Пороги слышимости
стандартные 64 — Строение 63, 64
Факторы физические рабочей среды
229 — 2,39 — Вибрации 237 —
Инфразвук 239 — Освещенность
230, 231, 233 — 235 — Относитель-
ная влажность 231, 232 — Темпе-
ратура 230—232 — Ультразвук
232 — Шум 230, 232, 236 — Элек-
тромагнитные колебания 238, 239
— химические рабочей среды 239 —
243 — Аэрозоли 242 — Вредные
вещества 240, 241 — Газовый состав
воздуха 239 — Промышленная
пыль 241
Физиологический нуль 79
Форматы 73
Функция стоимости 252 — Номо-
грамма для определения разброса
характеристик человека и машины
252
Характеристики анализаторов 26
50—52
— антропометрические 25, 26, 49,
54, 1 16— 127, 248, 281
— временные 109—116
— деятельности 24, 26
— индивидуально-личностные 26
— инженерно-психологические 49
— моторные силовые 26, 32
— пространственные 95
— процессов переработки!! информа-
ции (восприятие, мышление, па-
мять) 26
— скоростные 95
— типологические 26
— точностные 25, 97, 99, 268—270
Хронометраж 18
Художественное конструирование
199 — 224 — Масштабность 200 —
Макеты 205 — Модели 20з — Осве-
щение 213, 214 — Ритм 200 —
Симметрия 201 — Виды 201 —
Система предпочтительных про-
порций 201 —204 — Цвет 57, 205 —
212
Цена за деятельность психофизиоло-
гическая 248
Центральная нервная система (ЦНС)
5, 8, 26, 28, 32, 50, 82, 83, 335. 339
Цикл регулирования СЧМ 8, 287
Циклограмма траектория движения
31
Человек-опера тор
33, 35 — 49, 91,
127 — 131, 14 6,
6—15, 17—19, 32.
93—101, 104—106,
1 49, 151, 163, 170,
187, 1 88, 213, 21 8, 2'20, 230, 239
2,-8 — 276, 278. 2<)о, 29|, 296 6’
30». 308 — 31 1, 31-1, 319, '32? —
333 — Быстродействие 28/ — 295 —
Возможности предельные 2 70 —
276 — Классификация оператор-
ских профессий 12 — Контроль де-
ятельности 26, 44 — 46. 346 —Кон-
троль состояния 19, 44 — 16, 334 —
348 — Математические модели
260—208 — Методы исследования
состояния 338 — Надежность 6.
2,). 47, 100—108 — Обучение 9,
26, 27, 39 — 4 2, 44. 4Г>, 103, 24 1.
245, 271 —273 — Ошибки и птка-'ы
282 — 287 — Предельные возмож-
ности 27 — Пропускная способ-
ность 23, 16<) — Разброс функцио-
нальных характеристик 249, 250,
252
Чувствительность 51—83
— абсолютная 51, 77
— вибрационная 78
— вкусовая 82
— дифференциальная 51, 69, 70,
81, 82
— измерения 54
— кожная 78
— пространственная 78
— тактильная 74
Шкала — Рекомендации по конструи-
рованию 135 — 138 — Характери-
стики знаковых элементов 139
— громкости 68
— уровней громкости 67
Шрифт 194, 195
Шум 69. 73 — 75
Экономическая оценка СЧМ 314 — 321
Экспертные опенки 18, 296, 297
Эксплуатационная документация (ЭД)
5. 1 84 — 186 — Графическая доку-
ментация 186
— Документация по поиску неис-
правностей 1 85 — Инструкция по
эксплуатации 184 — Техническое
описание 185
Экономический эффект 315, 319 — 321
Экстремальная ситуация 18
Электрокардиография (ЭКГ) 20, 22,
28, 335, 337, 341 —343
Электромиография (ЭМГ) 20, 29, 335
Электрокулография (ЭОГ) 20, 22, 25,
32, 337, 341 —343
Электроэнцефалография (ЭЭГ) 20, 22,
26, 28, 335, 337, 338, 341 — 343
Эффективность — Контроль 248 —
Нормативный коэффициент 314 —
Экономический эффект, 315, 319 —
321
— операторской деятельности 10,
101, 331
— операции считывания 141
— обучения 103
— совместных действий 32
— СЧМ 8, 1 2, 18, 245, 246, 331,336
Эффект Бетцольда —Ьрюкке 57
— маскировки 72
— Гирша 72
— Пуркинье 57
Эффекторы 8
366
ОГЛАВЛЕНИЕ
Условные обозначения ............................................ 5
Глава!, ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ ИНЖЕНЕРНОЙ ПСИХОЛОГИИ 6
1. Задачи и и ж ен ср п о i"t психологии ............. 6
2. Система «человек — машина»......................... 9
3. Методы и понятия инженерной психологии............ 13
4, Приборы в оборудование для проведения пнжеиерно-
пспхологнчссквч исследований ...................... 24
5. Несерийная аппаратура для инженерно-психологиче-
ских исследований . ....................... 35
Глава 2. ПСИХОЛОГИЧЕСКИЕ И ПСИХОФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ
ХАРАКТЕРИСТИКИ ЧЕЛОВЕКА ....................................... 49
1. Общее поняыю о характеристиках человека .... 49
2. Общие характеристики анализаторов ............... 50
3. Зрительный анализатор ........................... 52
4. Слуховой анализатор ............................. 63
5, Кожные и другие анализаторы............... 76
6 Характеристики памяти н оперативного мышления . 83
7. Управляющие действия человека-оператора .... 94
8, Характеристики надежности ...................... 100
9. Временные характеристики . ..................... 109
10. Антропометрические характеристики ..........., 111
Глава 3. И НЖЕ НЕРНО-ПСИХОЛОГИ ЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ -
К ТЕХНИКЕ .................................................... 128
1. Общие понятия об инженерно-психологических требо-
ваниях ........................................... 128
2. Требования к средствам отображения информации . , 129
3. Требования к органам управления ................. 149
4. Требования и принципы построения систем отображе-
ния и вывода информации........................... 163
5. Требования к обслуживаемости и ремонтопригодности 174
СЧМ ............................................. 184
6. Требования к эксплуатационной документации .... 187
7. Организация рабочего места оператора ............ 199
8. Учет инженерно-психологических требований при ху-
дожественном конструировании машин и рабочих мест
Глава 4. ИНЖЕНЕРНО-ПСИХОЛОГИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ К
РАБОЧЕЙ СРЕДЕ ................................................ 215
1. Общие понятия ................................... 215
2. Требования к физическим факторам рабочей среды . , 229
3. Требования к химическим факторам рабочей среды . . 239
Глава 5. И Н Ж Е Н ЕРНО-ПСИ ХОЛОГ И Ч ЕС КИЕ ОСНОВЫ
ПРОЕКТИРОВАНИЯ СИСТЕМ «ЧЕЛОВЕК-
МАШИНА» .................................................... 244
1, Общие понятия ................................. 244
2. Человек как компонент системы и процесс проектиро-
вания СЧМ ...................................... 245
3. Последовательность учета инженерно-психологических
факторов.......................................... 246
367
эффект изцнсть (.чк'р.-i'iC’j'Ei ... ... 263
8. Уче1 пргдсльных воюсс-жностеи оштнтора при проек-
uipoDaiHin с,ЧМ . ......................... 270
9. Вопросы психологической поддержки операторов . 27 1
Глава 6. ИНЖЕНЕРНО-ПСИХОЛОГИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА СИ-
СТЕМ «ЧЕЛОВЕК —МАШИНА» . 277
1. Об$2о<е понятия об оценке ...... 277
2. Оценка надежности СЧМ................... ... 282
3. Оценка иыстродепсгг.ня оператора н СЧМ........ 287
4. 11н;кснерио-нсихолог ическая оценка проектов СЧМ . . 295
5. Алгоритмический анализ СЧМ , .............. 303
6. Оценка информационной нагрузки оператора , ’ 3(К
7. Экономическая оценка СЧМ ................* 314
Глава 7. ИНЖЕНЕРНО-ПСИХОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ
ОРГАНИЗАЦИИ ТРУДА . 322
1. Общие понятия ?,92
2. Режимы труда и отдыха ............. ’ * * * * 323
3. Монотонность и напряженность и методы 'борьбы с*ними 327
4. Профессиональная подютовкг! операторов ....... 328
5. Контроль состояния и результатов работы оператора 334
Приложения ............................................... 349
Список литературы............................................351
Список рекомендуемой литературы по главам .................. 361
Предметный указатель.........................................383
ИБ № 30303
Сергей Викторович Борисов, Владимир Александрович Денисов,
Борис Андреевич Душков и др.
справочник по инженерной психологии
Редактор 3. С. Баранова
Художественный 'редактор С. С. Водчиц
Технический редактор Т. С. Старых
Корректоры В. Е. Блохина и О. Г. Мишина
Оформление художника А. Я. Михайлова
Сдано в набор 13.И.81. Подписано в печать 02.07.82. Т-09372.
Формат 84ХЮ8‘/з2- Бумага типографская № 2-
Гарнитура литературная. Печать высокая. Усл. печ. л. 19,32.
Уч,-изд л. 27,13. Тираж 40000 экз. Заказ 750. Цена I р, 60 к.
Ордена Трудового Красного Знамени
Издательство «Машиностроение» 107076, Москва, Б-76,
Стромынский пер., д. 4
Ленинградская типография № 6 ордена Трудового Красного
Знамени Ленинградского обаэсдивения «Техническая книга»
нм. Евгении Соколовой Союзполиграфпрома
при Государственном комитете СССР по делам издательств,
полиграфии и книжной торговли.
1931-14, г, Ленинград, ул. Моисеенко, 10.