Оценка эргономических параметров продукции

8.4 Временные характеристики зрительной информации

Основная особенность зрительного восприятия -- наличие инерционности в работе глаза.

Практическое значение этой особенности зрения проявляется в двух аспектах. Первый связан с определением времени экспозиции зрительных сигналов для неизменности воспринимаемой интенсивности сигнала. Другой связан с определением временных интервалов для ощущения раздельности сигналов, следующих один за другим, и оптимального восприятия каждого из них или, напротив, определения временных интервалов для ощущения слитности последовательно предъявляемых сигналов.

И в том и другом случае исходной для расчетов величиной является время зрительной инерции.

Время инерции определяется яркостью фона. Для яркостей свыше 100 кд/м² время инерции можно принять равным 50 мс. Для уровня яркостей, с которым работает оператор на всех видах средств отображения, время экспозиции для восприятия неизменной интенсивности сигнала должно быть не меньше 50 мс. Для восприятия мелькающих сигналов слитными следует обеспечивать величину мелькания, равной или большей критической частоты мелькания (Кчм).

Величину частоты мельканий необходимо учитывать для создания качественного изображения на различных устройствах отображения, основанных на технике дискретных сигналов (телевизионные трубки, электронно-лучевые трубки, кино). Мелькание утомляет зрение и отрицательно влияет на качество работы оператора.

Кчм зависит от частоты и относительной длительности светлой фазы. С увеличением длительности темного периода (скважность проблесков) с 0,35 до 0,5 при яркостях 2,5 + 250 кд/м² Кчм увеличивается на 3±6%.

Мерцание усиливается при увеличении углового размера мелькающих полей. Применительно к телевизионному экрану рассчитывается Кчм для всего размера трубки и для размера изображения. При проектировании полей больше 2--4° и яркости поля порядка 30--100 кд/м² (что соответствует яркостям телевизионного изображения) частота смены информации должна быть не меньше 40 Гц.

В пределах изменения угла наблюдения от 10 до 55° Кчм пропорциональна логарифму углового размера поля зрения, что требует увеличения скорости мелькания на 15 Гц.

Характеристики Кчм для технических условий предъявления знаковой индикации на экранах и электронно-лучевых трубках связаны с небольшими угловыми размерами мелькающих полей до 1°. Кчм при величине знака до 1° с ростом яркости от 1 до 120 кд/м² возрастает от 14 до 35 Гц. Уменьшение углового размера знака от 1° до 24° изменяет Кчм от 24 до 19 Гц (при яркости 50 кд/м²).

При проецировании знаков с угловым размером 5 + 15° Кчм может быть снижена до 20 кадров/с.

Однако величина Кчм определяется не размерами отдельных знаков, а общей площадью изображения.

Изменение конфигурации знака (а значит, и площади светящегося изображения) сказывается на величине критической частоты мельканий так же, как и изменение углового размера мелькающего знака.

8.5 Кодирование зрительной информации

Одной из важных является проблема кодирования информации, под которой понимают операцию отождествления символов или групп символов одного кода с символами или группами символов другого кода. Под кодом понимают систему условных знаков (символов) для передачи, обработки и хранения (запоминания) различной информации. В настоящее время разработаны общие эргономические требования к построению систем кодирования зрительной информации.

При построении системы кодирования объекты и их характеристики делят на классификационные группировки. Для этого устанавливают сходства и различия объектов, распределяют их по значимости и определяют основание деления. Вид алфавита кода выбирают с учетом характера передаваемой информации и задач, решаемых оператором, опираясь на системы знаний, закрепленных в опыте человека. В зависимости от характера и объема передаваемой информации устанавливают целесообразность использования одномерного и многомерного кода. Основание кода выбирают исходя из количества кодируемых объектов и их характеристик. Оно должно содержать минимальное число знаков. Основание кода определяют с учетом абсолютной чувствительности глаза (нижнего и верхнего абсолютного порогов), дифференциальной чувствительности зрения по отношению к различным видам алфавита и длительности экспозиции. Основание кода для различных видов алфавита должно составлять следующие величины: размер-- 5, пространственная ориентация -- 8, длина линии -- 6, ориентация линии -- 4, количество точек (при условии ограниченного времени предъявления)--5, буквенно-цифровой алфавит -- неограниченное количество комбинаций обозначений, яркость -- 4, цветовой алфавит--11, частота мельканий -- 4.

При передаче информации о нескольких признаках объекта используют многомерное кодирование. В структуре многомерного кода могут быть использованы сочетания различных видов алфавита: формы и цвета; формы и пространственной ориентации; размера, яркости и частоты мельканий.

При группировке знаков в кодовые 'обозначения (формуляры) следует отдавать предпочтение смешанным алфавитам кода. Структура кодового обозначения должна быть неизменной. Предпочтительно, чтобы крайние знаки кодового обозначения передавали наиболее важную информацию. Оптимальное число знаков кодового обозначения -- 8, предельное число знаков--12, в отдельных случаях -- до 20 знаков.

При конструировании кодовых знаков при кодировании следует руководствоваться следующими положениями. Основной классификационный признак объекта должен кодироваться контуром. Знак должен быть хорошо различим (иметь достаточный угловой размер и яркость) и представлять собой замкнутую фигуру. В алфавите должно быть установлено оптимальное количественное соотношение признаков знака и признаков объекта. В состав знака должны входить основные и дополнительные детали. Дополнительные детали не должны пересекать или искажать контур знака (исключение могут составить знаки, выражающие отмену информации, запрещение каких-либо действий, окончание их и т. п.). При конструировании знаков предпочтение следует отдавать внутренним деталям перед наружными. Детали кодовых знаков должны быть унифицированы.

В качестве опознавательных признаков знаков в пределах одного алфавита нельзя использовать следующие:

· число элементов в знаке (исключение могут составить знаки, обозначающие признак множественности без точной количественной характеристики, например отображающие понятия «мало/много», «одиночный /групповой»);

· отличие знаков до признаку позитив-негатив;

· отличие знаков по признаку прямое зеркальное отражение (за исключением случаев, когда это необходимо для отображения пространственной ориентации или направленности по принципу «вверх/вниз», «влево/вправо», «вперед/назад» и т. п.).

В алфавитах используют знаки симметричной формы с единообразием ориентации: контуры знаков должны быть по возможности ориентированы в соответствии с основными пространственными осями - горизонталями и вертикалями.

При выборе вида алфавита следует руководствоваться следующим. При кодировании различных качественных и количественных характеристик объектов могут использоваться различные виды алфавитов: форма, размер, пространственная ориентация, длина н ориентация линии, количество точек, буквы, цифры, яркость, цвет, частота мельканий.

Форму используют для кодирования класса и вида объекта. Кодирование размером используют для передачи информации, устанавливая соответствие между площадью или линейными размерами знака с характеристиками объекта (размером, удаленностью, высотой и т. п.), при этом желательно, чтобы шкала размера менялась в геометрической, а не в арифметической прогрессии.

Пространственную ориентацию используют для передачи информации о направлении движения объекта, отклонении от курса и т. п.

Для асимметричных фигур изменение пространственной ориентации достигается путем поворота фигуры в поле зрения наблюдателя. Для симметричных фигур в качестве признака пространственной ориентации используют утолщение одной из линий контура знака. Длину и ориентацию линии используют для передачи информации. о скорости и направлении движения цели.

Длина линии не должна иметь более четырех градаций. Целесообразно линию делать штриховкой, в этом случае скорость определяется по числу масштабных отметок. Для упрощения счета следует группировать штрихи по 2, 3, 4.

Для повышения точности оценки направления линии используют вспомогательные трафаретные сетки.

Количество точек используют для обозначения числа объектов.

При считывании точек в короткие временные интервалы (порядка 0,1 с) не следует одновременно предъявлять более пяти точек. Для повышения точности оценки числа одновременно предъявляемых точек необходимо придерживаться единообразия их пространственной ориентации.

Буквенно-цифровой алфавит используют для передачи информации о дискретно-изменяющихся количественных параметрах объектов, а также для обозначения классов или типов объекта.

Для исключения вероятности смешения знаков выделяют характерные признаки, отличающие знаки друг от. друга. При этом необходимо выдерживать оптимальные соотношения основных параметров знака: высоты, ширины, толщины линии (по ГОСТ 2930--62).

Яркость знаков выбирают с учетом общей освещенности в конкретных условиях труда, частоты и диапазона изменения освещенности, перепадов яркости в поле зрения оператора и светлотного контраста.

Цветовой алфавит используют для передачи информации о состоянии или значимости объектов.

Частота мельканий может быть использована для привлечения внимания оператора.

Пороговая частота мельканий -- 4--6 Гц; Частота мельканий предупредительных сигналов -- 0,5--1 Гц; Частота мельканий аварийной сигнализации -- 5--6 Гц.

Число одновременно, мелькающих знаков должно, быть не более 3/

Следует избегать искажения восприятия контура мелькающего знака. Для этого целесообразно, чтобы мелькал не весь знак, а его часть.

Требования к использованию цветового алфавита состоят в следующем. В алфавите следует отдавать предпочтение зеленому, красному, голубому, желтому и фиолетовому цветам. Общее число используемых цветов может быть увеличено, если обозначения меняются не только по цветовому тону, но и по яркости. Знаки алфавита должны быть хорошо различимы при точном опознании цвета.

Цветовой код применяют при освещении белым цветом, поскольку видимый цвет зависит от общего освещения. Допустимая яркость цветных знаков в/кд/м²: минимальная--10, рекомендуемая-- 170, для отраженного света, а также в условиях темновой адаптации -- 30--70. Оптимальная угловая величина цветового знака --35--45'.

Для знаков алфавита используют цвета в соответствии с таблицей.

Для выделения особо важной информации внутри алфавита (например информации, требующей экстренного принятия решения) применяют дополнительный цвет. Для кодирования информации, содержащей сообщение о том, что произошло одно из двух (да, нет) равновероятных событий, могут быть использованы красный и синий цвета.

8.6 Требования к визуальным индикаторам

Индикаторы нужно конструировать так, чтобы выход их из строя или неисправность становились немедленно очевидными для оператора.

Торговые знаки и наименования завода или фирмы-изготовителя, так же как и другие обозначения, не связанные с функциями индикатора, не должны находиться на лицевой стороне панели.

Индикаторы необходимо конструировать и размещать так, чтобы оператор мог считывать информацию с требуемой точностью.

Индикаторы следует конструировать и размещать так, чтобы избежать потери информации вследствие отражения внешнего освещения от поверхности индикатора. В некоторых случаях предусматривают специальные средства, предотвращающие ухудшение условий восприятия информации. К таким средствам, в частности, относятся экраны, колпаки, предохраняющие индикаторы от освещения прямым солнечным светом.

Индикаторы с подсветом. Имеются три основных типа индикаторов с подсветом:

· подсвечиваемые панели с одной или многими надписями, несущими информацию в виде слов, чисел, символов или сокращений;

· простые индикаторные лампочки (сигнальные и др.).;

· панели с подсветом, отображающие информацию о готовности системы.

Индикаторы с подсветом применяются для отображения качественной информации, необходимой оператору (главным образом информации, требующей немедленной реакции оператора либо привлекающей его внимание к состоянию системы). Такие индикаторы могут иногда использоваться персоналом, выполняющим функции технического обслуживания и регулирования.

Отсутствие подсвета не следует использовать для обозначения таких понятий, как «готовность», «в пределах допуска», или команды «продолжать», а также для обозначения «неисправности», «выхода за допустимые пределы» или команды «прекратить действие»; однако отсутствие подсвета допустимо для указания об отключении питания (например, при индикации надписи «Питание вкл.»). Изменения состояния индикаторов должны отображать изменения функционального состояния системы, а не только результаты действия органов управления.

Световые сигналы предостережения и тревоги, а также сигналы, используемые для. отображения состояния комплексов аппаратуры системы, располагают отдельно от световых сигналов, показывающих состояние различных компонентов и узлов.

Если индикатор с подсветом связан с органом управления, индикаторную лампу размещают так, чтобы она была однозначно связана с этим органом управления и видна оператору при работе с ним.

Для критичных функций индикаторы нужно располагать в зонах оптимальной видимости.

Индикаторные лампы, которые используются редко или исключительно для целей технического обслуживания и регулировки, должны быть закрыты или невидимы при эксплуатации системы, но легко досягаемы.

Если индикаторы предназначаются для использования в условиях различной освещенности, в них следует предусмотреть регулировку яркости. Пределы регулирования яркости должны обеспечивать хорошую различимость информации, отображаемой на индикаторе, при всех предполагаемых условиях освещенности. Во всяком случае, они не должны казаться светящимися, когда они не светятся, и восприниматься погасшими, когда светятся. В некоторых руководствах и стандартах для индикаторов на лампах накаливания рекомендуется использовать лампы с резервными нитями накаливания или сдвоенные лампы, чтобы в случае отказа одной нити лампы сила подсвета уменьшалась, указывая тем самым на необходимость замены лампы, но не настолько, чтобы оператор не мог работать.

Для индикаторных ламп требуется предусмотреть контроль. Желательно, чтобы конструкция обеспечивала возможность проверки всех индикаторных ламп сразу. Панели, содержащие три и менее индикаторных ламп, могут иметь отдельные кнопки для проверки ламп. Если важным требованием является быстрая адаптация к темноте, предусматриваются средства уменьшения яркости свечения всей, индикаторной цепи во время проверки.

Желательно иметь возможность снимать лампы с лицевой стороны индикационной панели без применения инструментов или каким-либо иным быстрым и удобным способом. Индикационные цепи проектируются так, чтобы лампы можно было снимать и заменять, не отключая электропитания, не вызывая опасности повреждения компонентов индикаторной цепи и не подвергая опасности обслуживающий персонал.

Экраны индикаторов или указателей с надписями (стекла индикаторов) следует конструировать так, чтобы предотвратить случайную перестановку стекол.

Широкое применение нашли лампы с надписями, которые в большинстве случаев предпочтительнее простых индикаторных ламп. Лампы с надписями могут кодироваться цветом, а также размерами и миганием. Лампы с надписями, предназначенные для обозначения повреждений, причиненных оборудованию или обслуживающему персоналу (мигающий красный), для предостережения о надвигающейся опасности (желтый), для суммарного контрольного сигнала, должны быть заметно больших размеров и по возможности ярче других индикаторов. Надпись на лампе должна быть различима независимо от того, включен индикатор или выключен.

Индикаторы с множественными надписями (пластинки с надписями расположены одна на другой) необходимо конструировать с учетом следующих требований:

· когда освещается задняя надпись, она не должна быть затемнена передними;

· задние пластинки с надписями размещаются так, чтобы параллакс² сводился к минимуму;

Простые индикаторные лампы следует использовать в случаях, когда конструктивные данные не позволяют использовать лампы с надписями. Расстояние между соседними лампами должно быть достаточным для однозначного их обозначения, для правильной интерпретации информации и удобства замены.

Стрелочные индикаторы. Имеются два типа таких индикаторов: с движущейся стрелкой и неподвижной шкалой; с неподвижной стрелкой и движущейся шкалой.

В зависимости от характера поставленных задач стрелочные индикаторы могут использоваться либо с рукоятками управления, либо без них.

Стрелочные индикаторы с рукоятками применяют для установки заданной величины параметра, а также при восстановлении положения стрелки при ее отклонении от заданной величины. Лучшим типом индикатора в этом случае является движущаяся стрелка с неподвижной шкалой; лучшая форма шкалы -- горизонтальная. Можно использовать и круглые шкалы. Выбор формы шкалы зависит от конкретных условий -- величины панели, количества и формы других приборов и т. п. Стрелочные индикаторы с рукоятками применяются также для контроля за объектом путем непрерывного изменения положения одной стрелки при движении другой (операция, слежения). Лучший тип индикатора для подобных задач -- движущаяся стрелка с неподвижной шкалой; лучшая форма шкалы -- круглая.

Стрелочные индикаторы без рукояток обычно используются, когда решаются следующие задачи:

а) количественное чтение. Оператора интересуют точные числовые значения измеряемого параметра. Однако лучшим прибором является счетчик с цифровым отсчетом, так как цифровые данные оператор воспринимает быстрее и с меньшим числом ошибок;

б) качественное чтение. Для оператора важны не абсолютные показания, а сведения об изменении того или иного параметра исследуемого объекта или тенденции развития процесса (возрастает или уменьшается данная величина и т. п.).

Использование индикатора с движущейся стрелкой и неподвижной шкалой обеспечивает наилучшую точность и скорость считывания; лучшая форма шкалы -- круглая;

в) проверочное (контрольное) чтение.. Оператору важны не количественные данные, а лишь контрольные показания, т. е. ему необходимо знать, работает аппаратура в установленных пределах или нет. Для этого рекомендуется неподвижно закрепленная шкала с движущейся стрелкой; лучшая форма шкалы -- круглая;

г) сравнение показателей. Эта операция требует исключительной точности, поэтому для нее также целесообразно применять счетчики.

При выборе стрелочного индикатора необходимо знать, в каком временном режиме, он будет использоваться. При коротких экспозициях (менее 0,5 с) точнее считываются показания прибора с подвижной шкалой и неподвижной стрелкой: условия считывания в этом случае приближаются к условиям считывания показаний со счетчика. Однако с увеличением экспозиции предпочтение отдается приборам с подвижной стрелкой и неподвижной шкалой. Скорость и точность считывания показаний во многом зависят от формы шкалы. Лучшие результаты дает круглая, за ней следует полукруглая³ и прямолинейная горизонтальная шкалы; худшие -- вертикальная шкала.

При считывании показаний с одной и той же шкалы результаты получаются различные в зависимости от того, с какого участка шкалы ведется считывание. Круглые шкалы дают лучшие результаты при считывании показаний с центрального верхнего сектора, а горизонтальные -- с центральной части шкалы (здесь они превосходят круглые); по мере же приближения к концам этих шкал скорость и точность считывания значительно падают.

При выборе формы шкалы необходимо учитывать и предполагаемую ее длину. Если на панели управления необходимо установить прибор с длинной шкалой, то для повышения скорости и точности считывания показаний рекомендуется:

· снабжать шкалу несколькими указателями: одним -- для точного считывания и одним или несколькими для считывания, при котором не требуется точности;

· на основной шкале размещать подшкалу, с которой ведут более точное считывание;

· объединять шкалу со счетчиком. Такие комбинированные индикаторы целесообразно применять тогда, когда выполнение задачи предусматривает и качественное, и количественное считывание информации.

Форму шкалы нужно выбирать с учетом характера информации, для которой она предназначена. Так, для приборов, с помощью которых контролируются параметры глубины, высоты, температуры, лучшими являются вертикальные шкалы; при этом на глубинометрах показатель нуля должен размещаться у верхнего края шкалы, а на высотометрах -- у нижнего.

Точность считывания показаний со шкалы зависит от ее размера, расстояния, с которого ведется считывание, интервала между отметками.

Шкалы приборов градуируют штриховыми отметками определенных размеров. Эти отметки подразделяются на главные, средние и малые. Точность считывания возрастает с увеличением интервала между отметками, но лишь до определенного предела. Оптимальная длина основного интервала между главными отметками-- 12,5--18 мм (дистанция наблюдения -- 750 мм). Дальнейшее увеличение ухудшает считывание показаний прибора.

Увеличение числа мелких отметок приводит к снижению скорости и точности считывания. Оптимальная величина самого малого интервала равна примерно 1,5 мм или 6--8' (дистанция наблюдения -- 750 мм). При увеличении интервала от 3,5' до 6,5' точность и время безошибочного считывания возрастают весьма интенсивно. Однако дальнейшее увеличение интервала (до 10,5') не дает существенных улучшений.

Если стрелка прибора останавливается между отметками шкалы при считывании показаний, то возникает необходимость зрительной интерполяции. Наилучшие результаты интерполяции наблюдаются тогда, когда оператор должен мысленно делить отмеченный интервал не более чем на 4--5 частей.

Зависимость между диаметром шкалы и точностью считывания показаний не является линейной. Оптимальные размеры диаметра круглой шкалы (при расстоянии 750--900 мм от глаз оператора) составляют 40--60 мм. Однако существенной разницы в точности считывания шкал диаметром от 35 до 70 мм нет. При уменьшении диаметра до 17--18 мм и менее скорость и точность считывания значительно снижаются. То же наблюдается и при увеличении диаметра до 120--150 мм.

Эффективность чтения определяется не абсолютной величиной диаметра шкалы, а ее отношением к дистанции наблюдения, т. е. угловыми размерами шкалы. Оптимальные угловые размеры диаметра шкалы находятся в пределах 2,5--5°.

Наилучшими являются шкалы с ценой деления 1; 5; 10 и соответствующей оцифровкой. Длина оцифрованных отметок должна равняться 0,5--1 длины интервала между отметками, длина неоцифрованных отметок -- 0,5 длины основных отметок. Толщина основных отметок должна составлять 5--10% расстояния между неоцифрованными отметками -- 2/3 толщины основной отметки.

Цифры на шкалу следует наносить прямыми линиями, и только у основных (главных отметок). Они должны быть простыми, без каких-либо украшений. Точность считывания цифр зависит от соотношения высоты, ширины и толщины обводки. На последнюю влияют освещение и контрастность: оптимальное отношение толщины обводки к высоте цифр при диффузном освещении белых цифр на черном фоне (обратный контраст) составляет 1:10, а при таком же освещении черных цифр на белом фоне (прямой контраст) --1:6. Отношение ширины к высоте должно составлять 2: 3. Расстояние между цифрами должно равняться половине ширины цифры.

Важное значение при считывании показаний со шкал имеет расположение стрелок и указателей:

· стрелка должна доходить до наименьшей отметки шкалы, но не перекрывать ее (минимальное расстояние между концом стрелки и отметкой составляет не менее 0,4--0,8 мм, максимальное -- не более 1,6 мм) и находиться как можно ближе к плоскости циферблата, чтобы свести к минимуму параллакс;

· конструкция стрелки должна быть простой, толщина острия -- не более ширины самой малой отметки шкалы;

· рекомендуется, чтобы часть стрелки от центра вращения до самого кончика была того же цвета, что и отметки шкалы, а остальная часть -- того же цвета, что и плоскость циферблата;

· стрелки для прямолинейных шкал должны быть отчетливо видны; их изготавливают довольно широкими у основания, но к концу, обращенному к шкале, они сужаются, переходя в ясно видимую точку;

· стрелки не должны закрывать цифр; желательно также, чтобы, цифры были размещены с наружной стороны шкалы.

Если стрелки компактно расположенных шкал в нормальном положении ориентированы в одном направлении, то любое отклонение стрелки от нормального положения немедленно замечается и времени на проверку показаний требуется значительно меньше, чем в том случае, когда стрелки ориентированы в разных направлениях.

Эффективность работы оператора значительно повышается; с введением дополнительных сигнализаторов. Например, при выделении на шкале цветной полоской зоны «Нормально» оператору при контрольном чтении достаточно лишь воспринять и оценить взаимное положение стрелки указателя и отметки-сигнализатора. Отметка-сигнализатор для привлечения внимания оператора должна отличаться от других отметок шкалы не только цветом, но и формой. В ряде случаев дополнительные сигнализаторы следует делать подвижными. Это позволяет при изменении зоны «Нормально» соответственно изменять и положение отметки. Целесообразно также выделять цветом различные участки шкалы, но при условии, что прибор цветным светом не освещен.

Шкалы, размещенные по краям очень больших панелей, снабжаются сигнальными лампочками; желательно, чтобы яркость, лампочки при отклонении от нормы менялась.

Таким образом, при конструировании стрелочных индикаторов необходимо учитывать следующие требования:

-- стрелочные индикаторы на панели надо устанавливать в плоскости, перпендикулярной линии взора;

-- цифры должны быть простыми и нанесены на шкалы вертикально; значение цифровых показателей на круглых шкалах возрастает по часовой стрелке;

-- градуировка шкал не должна быть более мелкой, чем этого требует точность самого прибора;

-- наилучшими являются шкалы с ценой деления 1; 5; 10;

-- для шкал, установленных на одной панели, необходимо выбирать одинаковую систему делений и одинаковые цифры;

-- при конструировании стрелок параллакс следует свести к минимуму; конец острия стрелки не может быть шире самого малого деления, чтобы не заслонять цифр и отметок;

-- при одновременном контрольном считывании по нескольким приборам стрелки устанавливаются так, чтобы при нормальных условиях работы они имели одинаковое направление;

-- для облегчения контрольного считывания рабочие и перегрузочные диапазоны выделяются цветом;

-- необходимо, чтобы фон шкалы был матовым и на стенках приборов не наблюдалось бликов;

-- поверхность шкалы не должна быть темнее панели, в то время как каркас шкалы может быть темнее;

-- между цветом фона шкалы и цветом делений и надписей нужно сохранять максимальную контрастность.

Освещение шкалы должно быть равномерным, а степень освещенности должна регулироваться.

Другие индикаторы. Кроме стрелочных индикаторов применяются счетчики прямого отсчета, печатающие устройства, графопостроители.

Счетчики прямого отсчета используются для получения количественных данных, когда требуется быстрая и точная индикация. 'Счетчики следует ставить как можно ближе к поверхности панели, чтобы свести к минимуму параллакс и тени, обеспечить максимальный угол видения.

Если наблюдателю необходимо считывать цифры последовательно, они должны следовать друг за другом не чаще двух за 1 с. Чтобы увеличить показания счетчика или произвести сброс, рекомендуется вращение ручки восстановления или сброса счетчика производить по часовой стрелке. Счетчики, используемые для индикации последовательности работы оборудования, должны сбрасываться автоматически по завершении работы. Необходимо предусмотреть средства и для ручного сброса.

Счетчики по возможности должны иметь собственное свечение, а поверхность барабанов счетчика и окружающие их поверхности такую отделку, которая сводит к минимуму отсвечивание. Целесообразен высокий цветовой контраст цифр и фона (черные цифры по белому фону или наоборот).

Печатающие устройства применяют тогда, когда требуется запись количественных данных. Печатная информация должна быть пригодной для непосредственного использования при минимальной потребности в декодировании, перемещении или интерполяции.

Печатающие устройства нужно конструировать так, чтобы обеспечивалось простое и быстрое введение и снятие печатных материалов. Должна быть предусмотрена надежная индикация расходуемого материала (например бумаги, чернил, ленты). Там, где это нужно, печатающие устройства следует располагать таким образом, чтобы на ленте легко можно было делать различные записи и пометки, не снимая ее с самописца. Информация на ленте должна быть напечатана так, чтобы ленту можно было отрывать по мере ее поступления из устройства без резания или склеивания по частям.

Графопостроители используются для записи непрерывных графических данных. Вычерчиваемые штрихи должны быть легко видимы и не закрываться пером или его рычагом. Контраст между вычерчиваемой линией и фоном должен быть не менее 50%. Для выходящего из графопостроителя бланка с вычерченными данными там, где это необходимо или желательно, предусматривается специальное приемное устройство. Для интерпретации графических данных оператор должен иметь вспомогательные средства (например графические кальки), однако эти средства не должны затемнять или искажать полученные данные. При необходимости графопостроители следует располагать таким образом, чтобы в вычерченной информации можно было производить соответствующие записи и пометки, не снимая бланка с графопостроителя.

7.7 Интегральные индикаторы

Проведенные в последние годы инженерно-психологические исследования деятельности операторов систем управления выявили определенные трудности, возникающие при работе с визуальными индикаторами.

Применяемые способы выдачи информации на большие группы отдельных приборов, даже достаточно современных и рационально размещенных, не являются оптимальными. Это объясняется прежде всего 'необходимостью сочетать количественные оценки большого числа отдельных показаний с качественной оценкой ситуаций, параметры которых отображаются на приборах.

Одним из путей решения этой задачи является применение интегральных индикаторов, совмещающих информацию сразу о нескольких параметрах того или иного процесса или ситуации. Это позволяет экономить место на панелях и обеспечивает выигрыш в точности и скорости восприятия.

Особенности интегральных индикаторов заключаются в следующем:

· они дают качественную оценку и обеспечивают наглядное сопоставление расчетных данных с фактическими, позволяя тем самым более эффективно решать задачи управления;максимальная наглядность обеспечивается свободным перемещением индексов параметров фактического режима работы или ситуации относительно определенной шкалы; при этом направление движения индекса, обозначающего контролируемый объект, совместимо с направлением самого объекта;

· интегральные индикаторы дают более полное представление об общей ситуации, и оператор имеет поэтому возможность прогнозировать развитие ситуации, а не только фиксировать происходящие изменения.

Для контроля качественной информации, отображаемой на интегральных индикаторах, целесообразно предусмотреть также представление оператору и точных количественных данных. Индикаторы количественной информации следует располагать либо на периферии поля зрения, либо запрашивать по вызову (последний способ предпочтительнее).

Разработка новых видов интегральных индикаторов требует тщательного психологического исследования способов приема и переработки информации оператором.

7.8 Мнемосхемы

Мнемосхемы представляют средства отображения информации, условно показывающие структуру и динамику управляемого объекта и алгоритма управления. Мнемосхемы предназначаются для выполнения следующих функций:

· наглядно отображать функционально-техническую схему управляемого объекта и информацию о его состоянии в объеме, необходимом для выполнения оператором возложенных на него функций;

· отображать связи и характер взаимодействия управляемого объекта с другими объектами и внешней средой;

· сигнализировать обо всех существенных нарушениях в работе объекта;

· обеспечивать быстрое выявление возможности локализации и ликвидации неисправности.

Мнемосхема должна содержать только те элементы, которые необходимы оператору для контроля и управления объектом. Отдельные элементы или группы элементов, наиболее существенные для контроля и управления объектом, на мнемосхеме должны выделяться размерами, формой, цветом или другими способами. Допускается выделение составных частей управляемого объекта, имеющих автономное управление.

При компоновке мнемосхемы должно быть обеспечено пространственное соответствие между расположением элементов на мнемосхеме и расположением управления на пульте оператора.

Допускается размещение на поле мнемосхемы приборов контроля и органов управления, которые при этом не должны закрывать от оператора другие элементы мнемосхемы.

При компоновке мнемосхем должны учитываться привычные ассоциации оператора. Под привычной ассоциацией понимают связь между представлениями, возникающими у человека на основе прошлого опыта. Например, человек привык отображать какой-либо процесс, представляя его развитие слева направо. При компоновке мнемосхемы следует учитывать это привычное представление и отображать развитие технологического процесса тоже слева направо.

Соединительные линии на мнемосхеме должны быть сплошными, простой конфигурации, минимальной длины и иметь наименьшее число пересечений. Следует избегать большого числа параллельных линий, расположенных рядом.

Форма и размеры панелей мнемосхем должны обеспечивать оператору однозначное зрительное восприятие всех необходимых ему информационных элементов. Предельными углами обзора фронтальной плоскости мнемосхемы должны быть: по вертикали не более 90°, по горизонтали не более 90° (по 45° в каждую сторону от нормали к плоскости мнемосхемы).

Если мнемосхема выходит за пределы зоны, ограничиваемой предельными углами обзора, она должна иметь дугообразную форму или состоять из нескольких плоскостей (состыкованных или пространственно разнесенных), повернутых к оператору.

Комплекс мнемознаков, используемых на одной мнемосхеме должен быть разработан как единый алфавит. Под единым алфавитом понимают комплекс мнемознаков, отображающих систему взаимосвязанных частей управляемого объекта и характеризующихся единством изобразительного решения. Необходимо, чтобы алфавит мнемознаков был максимально коротким, а различительные признаки мнемознаков были четкими.

Мнемознаки сходных по функциям объектов должны быть максимально унифицированы. Форма мнемознака должна соответствовать основным функциональным или технологическим признакам отображаемого объекта. Допускается брать за основу конструктивную форму объекта или его условное обозначение, принятое в технической документации.

Размеры мнемознака должны обеспечивать оператору наиболее однозначное зрительное восприятие. Угловые размеры мнемознака простой конфигурации должны быть не менее 20'. Угловые размеры мнемознака определяют по формуле:

где а -- угловой размер мнемознака; s -- линейный размер мнемознака; I --расстояние от мнемознака по линии взора.Угловые размеры сложного мнемознака (с наружными и внутренними деталями) должны быть не менее 35 утл./мин, а угловой размер наименьшей детали -- не менее 6 угл./мин.

Вспомогательные элементы и линии не должны пересекать контур мнемознака или каким-либо другим способом затруднять его чтение.

Яркостный контраст между мнемознаками и фоном мнемосхемы должен быть не менее 65%. Значения яркостного контраста (К) в процентах вычисляют по формулам:

при обратном контрасте (мнемознак светлее фона)

где К -- яркостный контраст;

В₀--яркость мнемознака;

В_ф -- яркость фона мнемосхемы.

Сигналы об изменениях состояния объекта (включен -- отключен, открыт -- закрыт) должны различаться особенно четко цветом, формой или другими признаками. Специальные сигналы (предупредительные, аварийные, неплановой смены состояния и т. п.) должны отличаться большей интенсивностью (на 30--40%) по сравнению с сигналами нормального режима или быть прерывистыми (с частотой мигания 3--5 Гц и длительностью сигнала не менее 0,05 с). Допускается совместное применение обоих способов.

7.9 Табло коллективного пользования

Табло коллективного пользования -- устройство, предназначенное для отображения информации и восприятия ее коллективом операторов с расстояний более 4 м. Индикатор, в котором знаки формируются из отдельных элементов, расположенных в одной плоскости, называется знакосинтезирующим. Рабочая поверхность индикатора -- плоскость, в которой нормируются и измеряются светотехнические параметры. Исходный знак -- цифра определенного типа начертания, соответствующая информации, поступающей на табло. Элемент -- составная часть структурного рисунка индикатора. Помехозащищенность индикатора -- свойство, позволяющее обнаруживать на индикаторе помехи, выражающиеся в исчезновении одного из элементов, образующих знак, или появлении лишнего элемента, либо обнаруживать помехи и опознавать операторам исходные символы при одном недостающем или одном лишнем элементах. Цифровые знакосинтезирующие электролюминесцентные индикаторы классифицируют по характеру помехозащищенности, субъективной оценке качества начертания цифр, по цвету и яркости свечения и величине коэффициента отражения рабочей поверхности индикатора.

По характеру помехозащищенности при единичном сбое в цепях коммутации⁴ индикаторы делятся на три класса: 1) индикаторы, исключающие возможность обнаружения помехи и восстановления оператором исходного знака (5-, 6-, 7-, 8-, 9-, 10-элемент-ные индикаторы); 2) индикаторы, обеспечивающие возможность обнаружения помехи, но исключающие возможность восстановления исходного знака (6-, 7-, 8-, 9- и 10-элементные индикаторы); 3) индикаторы, обеспечивающие возможность обнаружения помехи и восстановления исходного знака (7-, 8-, 9- и 10-элементные индикаторы) ⁵.

По субъективной оценке качества начертания цифр индикаторы делятся на три группы: 1) с привычным начертанием; 2) с удовлетворительной привычностью, начертания; 3) с непривычным начертанием, рассчитанным на обученных и специально подготовленных операторов.

По цвету свечения индикаторы могут быть: зеленые, голубые, красные и желтые. Индикаторы зеленого цвета свечения по яркости в кд/м² делятся на семь групп: 1) --10; 2) --15; 3) --20; 4) --30; 5) --45; 6) --65; 7) --90.

Индикаторы голубого, красного и желтого цветов свечения по яркости в кд/м² делятся на шесть групп: 1)--5,0; 2) --7,5; 3) -- 10,0; 4) -- 15,0; 5) --20,0; 6) --30,0.

При значении яркости индикатора, совпадающей с граничным значением двух групп, индикатор относится к низшей группе.

По величине коэффициента отражения рабочей поверхности индикаторы делятся на шесть групп: 1 -- индикаторы с коэффициентами отражения более 0,30; 2 -- индикаторы с коэффициентами отражения 0,30--0,20; 3 -- индикаторы с коэффициентами отражения 0,20 -- 0,10; 4 -- индикаторы с коэффициентами отражения 0,10--0,06; 5 -- индикаторы с коэффициентами отражения 0,06-- 0,03; 6 -- индикаторы с коэффициентами отражения менее 0,03.

Тип индикатора характеризуется его структурным рисунком, представляющим изображение, на котором показываются число, форма и взаимное расположение элементов, из которых формируются знаки. На одном типе индикатора допускается наличие одного или нескольких типов начертания цифр, под которым понимают совокупность десяти структурных рисунков цифр от 0 до 9 данного типа индикатора. Тип начертания цифр определяется способом формирования цифр из элементов.

Индикаторы могут иметь вертикальное или наклонное расположение цифр. Угол наклона должен быть не более 10° от вертикального положения.

Формат цифр определяется отношением ширины знака к его высоте. Отношение ширины знака к высоте должно составлять 2:3. Минимальное расстояние от наружной кромки знака до внутренней кромки корпуса индикатора при вертикальном положении цифр составляет не менее 5 мм; при наклонном -- не менее 2,5 мм. Десятичный знак должен располагаться справа от цифры.

Помехозащищенность индикаторов определяется типом начертания цифр. Типы начертания цифр на индикаторах 2-го класса должны обеспечивать возможность объединения элементов в такие порядки, при которых структуры искажений⁶, возникающие на индикаторе при единичном сбое в цепях коммутации, отличаются от структур нормально отображаемых цифр⁷ одним или несколькими элементами.

Типы начертания цифр на индикаторах 3-го класса должны обеспечивать возможность объединения элементов в такие порядки, при которых структуры искажений при единичном сбое в цепях коммутации отличаются одним или несколькими элементами не только от структур нормально отображаемых цифр, но и между собой.

Считывание информации с индикаторов 2-го и 3-го классов при необходимости надежного обнаружения помехи, а также восстановления исходной информации (предназначенной для отображения «а табло) должно производиться специально обученными операторами. Обучение должно проводиться по специальной методике.

Для надежного обнаружения помехи обученными операторами на индикаторах 2-го класса, а также надежного обнаружения помехи и восстановления исходной информации на индикаторах 3-го класса должны выполняться условия, обеспечивающие оптимальное восприятие информации, при этом контраст знака должен быть не менее 70%.

Восприятие информации с индикаторов определяется рядом параметров. К числу основных параметров, обеспечивающих оптимальные условия восприятия, относятся: яркость знака и его размеры; контраст знака; внешняя освещенность; дистанция наблюдения; угол обзора; соотношение яркостей свечения рабочих и нерабочих элементов индикатора; равномерность яркости свечения отдельных элементов в пределах одного индикатора и отдельных индикаторов в пределах всего информационного поля табло; цвет свечения индикатора; коэффициент отражения рабочей поверхности индикатора.

Величина контраста между знаком и фоном должна быть не менее 60%. Расчет и измерение контраста должны производиться по специальной методике.

Минимальные угловые размеры знака должны быть не менее 12 мин; максимальные -- не более 46 мин. Максимальный угол обзора при размерах цифр 46 угл./мин не должен превышать ±50°, при размерах цифр 12 угл./мин ±30°. (Знаки ± обозначают любые противоположные углы обзора относительно линии, перпендикулярной к рабочей поверхности индикатора.)

Допустимая неравномерность яркости свечения отдельных элементов одного и того же индикатора не должна отличаться от номинального значения более чем на ±10%. Расчет неравномерности яркости свечения элементов одного и того же индикатора и отдельных индикаторов табло должен производиться по специальной методике.

Допуск на яркость не зависит от цвета свечения индикатора. Допустимые величины отклонения яркости от номинального значения должны соответствовать приведенным в табл. 7.

Оптимальные условия восприятия обеспечиваются при параметрах, приведенных в табл. 8. Уровни освещенности и углы обзора, меньшие приведенных в указанной таблице величин, а также более высокие яркости индикатора--оптимальные условия восприятия не нарушают, в связи с чем могут быть использованы при конструировании и эксплуатации табло коллективного пользования наравне с указанными.При цветовом кодировании информации величина яркости индикаторов зеленого цвета свечения не должна превышать яркость индикаторов голубого, красного и желтого цветов свечения.

Допустимое соотношение яркости рабочих и нерабочих элементов индикатора должно быть не менее 7--8 раз. Допустимые соотношения яркости рабочих и нерабочих элементов индикатора должны соответствовать приведенным в табл. 9. Значения яркости нерабочих элементов индикатора, указанные табл. 9, допускаются также при более высоких уровнях внешней освещенности и яркости знака.

Яркость и контраст индикаторов зеленого, голубого, красного и желтого свечения, применяемых в одном табло, должны быть равными.

Уровни яркости индикаторов, указанные в табл. 7, могут быть снижены при снижении внешней освещенности.

Допустимые значения яркости при различных уровнях внешней освещенности должны соответствовать приведенным в табл. 10.

Освещенности, меньшие приведенных в табл. 8 значений, а также более высокие уровни яркости оптимальные условия восприятия не нарушают, в связи с чем могут быть использованы при конструировании и эксплуатации табло коллективного пользования наравне с указанными. Уровни яркости индикатора, указанные в табл. 8, могут быть снижены, а освещенность -- увеличена при уменьшении коэффициента отражения рабочей поверхности индикатора.

Допустимые значения яркости и освещенности при различных коэффициентах отражения рабочей поверхности индикатора должны соответствовать приведенным в табл. 10.

Освещенности, меньшие приведенных в табл. 10 значений, а также более высокие уровни яркости индикатора оптимальные условия восприятия не нарушают, в связи с чем могут быть использованы при конструировании и эксплуатации табло коллективного пользования наравне с указанными.

Величина коэффициента отражения рабочей поверхности индикатора должна определяться по специальной методике.

Общие требования к табло определяются совокупностью требований, предъявляемых к эксплуатации табло и управляющему оборудованию.

Допускается применение 5- и 6-элементных индикаторов 1-го класса в табло, основным требованием к которым является минимальный объем управляющей аппаратуры, не требуется помехозащищенности от единичного сбоя в цепях коммутации и допускается удовлетворительное или непривычное начертание цифр.

Допускается применение 7-, 8-, 9- и 10-элементных индикаторов 2-го класса табло, для которых основным требованием является привычность начертания цифр, а объем управляющей аппаратуры и помехозащищенность имеют менее существенное значение.

Допускается применение 6- и 7-элементных индикаторов 2-го класса в табло, для которых необходимо обнаружение помехи приограниченном объеме управляющей аппаратуры и удовлетворительной привычности начертания цифр.

Допускается применение 8-, 9- и 10-элементных индикаторов 2-го класса, для которых необходимо обнаружение помехи при привычном начертании цифр и не преследуется жесткое ограничение объема управляющей аппаратуры.

Допускается применение 7- и 8-элементных индикаторов 3-го класса в табло, для которых первостепенное значение имеет возможность обнаружения помехи и восстановления оператором исходной информации при ограниченном объеме управляющей аппаратуры и удовлетворительной привычности начертания цифр.

Допускается применение 9- и 10-элементных индикаторов 3-го класса в табло, для которых первостепенное значение имеет возможность обнаружения помехи и восстановления исходной информации при привычном начертании цифр и не преследуется жесткое ограничение объема управляющей аппаратуры.

Индикаторы с размером цифр 40 мм применяются в табло, рассчитанные на прием информации с дистанций от 3 до 12 м. Индикаторы с размерами цифр 60 мм применяются в табло, рассчитанные на прием информации с дистанций от 4,5 до 18,0 м. Индикаторы с размерами цифр 80 мм применяются в табло, рассчитанные на прием информации с дистанций от 6 до 24 м.

Максимальная глубина «утопленности» знака по отношению к плоскости информационного поля табло [плоскость, образованная рабочими поверхностями отдельных индикаторов] должна составлять не более 5 мм.

Расстояние между строками табло, измеряемое по вертикали от нижней кромки знака в верхней строке до верхней кромки знака в нижней, должно быть не менее 1,0--1,5 высоты знака.

Расстояние между столбцами, измеряемое по горизонтали от боковой кромки знака в одном столбце до боковой кромки знака в другом, должно быть не более ширины знака.

Для цветового кодирования информации могут использоваться индикаторы зеленого, голубого, красного и желтого цветов свечения. При этом яркость знака и контраст на применяемых индикаторах должны быть равными.

Рекомендуется применять в табло индикаторы только одной группы яркости для каждой группы цвета свечения. Допускается применять в табло индикаторы разных групп яркости при условии обеспечения яркости табло в пределах одной группы яркости. При необходимости яркостного кодирования отображаемой информации допускается применение в одном табло индикаторов различных групп яркости. Источники освещения не должны создавать бликов на рабочих поверхностях индикаторов табло.

7.10 Методы трехмерной индикации

В технике отображения информации пространственные признаки ситуации крайне невыразительны. Операторам на основании этих признаков или каких-либо априорных сведений приходится самим дополнять двухмерное отображение ситуации собственными представлениями о пространстве, в котором находятся или перемещаются управляемые объекты. Естественно, что эти представления характеризуются большей или чаще меньшей полнотой с точки зрения их адекватности задачам управления.

Все чаще появляются сообщения о ведущихся поисках в области создания трехмерных индикаторов [17, 18]. На создание таких индикаторов направлено сейчас множество разработок: от наиболее простых вариантов, например механическое устройство для рисования в трех измерениях, где для двух измерений используются два пера с разными чернилами, а для третьего -- глубины -- изменение расстояния между перьями [3], до наиболее сложных, например голографических методов отображения информации.

Трехмерные индикаторы делятся на три основные группы: 1) объемные, 2) «иллюзорные» и 3) изобразительные, хотя действительно трехмерны только объемные индикаторы, где воспроизводятся ширина, высота и глубина [21]. Изобразительные индикаторы -- самые простые из этих групп: это обычные двумерные индикаторы, в которых для обозначения третьего измерения применяются символы.

В иллюзорных индикаторах используются только два измерения, а впечатление объемности создается благодаря стереоскопическому эффекту. Такие индикаторы бывают панорамными и с двойными изображениями. Перспективным методом трехмерной индикации с использованием двойных изображений является ксография, дающая возможность осуществлять фотографирование и печатание предметов с воспроизведением глубины. Процесс ксографии заключается в использовании специальной камеры и сетки, помещенной перед пленкой и делящей изображение на ряд вертикальных полос. После обычного проявления и печатания пленка покрывается рядом специальных пластмассовых полосок, позволяющих наблюдателю видеть каждым глазом различное изображение, что и создает эффект объемности.

...