Проектування системи "людина-машина-середовище"

Размещено на http://www.allbest.ru/

Побудова пультів управління

До основних інженерно-психологічних характеристик ПУ відносять його форму та геометричні розміри. На практиці застосовуються такі виді ПУ:

- фронтальний (застосовується. якщо усі ОУ можливо розмістити в межах зон оптиимальної і допустимої досяжності, а ЗВІ - в межах зони центрального і периферичного зору);

- трапецієвидний (застосовується, якщо ОУ і ЗВІ неможливо розмістити на ПУ фронтальної форми; у цьому випадку їх частково розміщують на бокових панелях, розвернутих відносно фронтальної під кутом 90-120є);

- багатогранний або напівкруглий (застосовуються при великій кількості ОУ і ЗВІ. Бокові панелі розміщуються таким чином, щоб вони були перпендикулярні лінії погляду оператора. Мінімальний діаметр напівкруглого пульта для одного оператора, повинен бути 1200 мм).

Геометричні розміри ПУ встановлюється виходячи з антропологічних характеристик того контингенту операторів, які будуть працювати за даним ПУ. Антропометричні характеристики представляють собою різні розміри людського тіла. Найбільш важливі з них наведені в табл.5.5.1. Ці характеристики представляють собою результати вимірів голого тіла. Тому фактичні розміри слід збільшити на висоту каблука (30 мм) і товщу одягу (60 мм).

Дослідженнями встановлено, що різні антропометричні характеристики підпорядковані нормальним законам розподілення з математичними очікуваннями Мі і середньоквадратичним відхиленням уі. Наприклад, орган управління, розміщений у верхній частині ПУ (для роботи стоячи) на висоті, що відповідає середній арифметичній від полу до піднятої руки стиснутої в кулак (М2 = 205,8 см), для 50% операторів буде незручним при експлуатації. Якщо ж цей орган управління розмістити на висоті 190 см (М2-2у2), то його дістане 95%, а на висоті 182 см (М2-3у2) - 99% операторів. В практиці проектування ПУ параметри зазвичай не беруться більше Мі ± 2уі, т. я. подальше розширення меж недоцільне з економічної точки зору.

В усіх розрахунках, де оператор повинен щось діставати, до чогось дотягуватись (при визначенні зон досяжності), слід виходити з мінімальних антропометричних характеристик (Мі-2у). При визначенні розмірів крісел, висоти ніші для ніг і т. п. слід виходити з максимальних антропометричних характеристик (Мі+2уі). Середні розміри (Мі) повинні використовуватися при визначенні центру лицевої панелі ПУ, зон розміщення ЗВІ і ОУ.

Проектування СЛМ

інженерний людина машина психологічний

Основні підходи до проектування СЛМ

В залежності від способу урахування при проектуванні людського фактору, погляду на місце людини в СЛМ, що проектується, історія розвитку техніки знає такі підходи до проектування:

Перший підхід (до середини 40-х років ХХ ст.) пов'язаний з розвитком традиційного технічного проектування, який полягає в розробці окремих технічних пристроїв без урахування їх взаємозв'язків. Стиковка їх здійснювалася тільки на етапах випробувань та експлуатації. Особливості роботи людини враховувалися в ході проектування лише інтуїтивно. Спеціальних наукових принципів і методів урахування людського фактору не існувало. Але при простій техніці, вони не дуже були і потрібні.

Наступний підхід пов'язаний з появою системотехнічного проектування, яке характеризується проектуванням не окремих пристроїв, а єдиних технічних систем. За цього підходу людина вважалася одним із зовнішніх факторів, що впливає на роботу технічної системи, а процес проектування зводився до проектування елементів зв'язку людини з машиною. Розроблялися певні ЗВІ і ОУ, які мали б відповідати психофізіологічним можливостям людини. Тому з точки зору психології цей підхід суттєво не відрізнявся від технічного підходу.

З розвитком і ускладненням техніки зростає роль людського фактору і функціонування технічних пристроїв уже розглядається у взаємозв'язку з ним. Це призвело до появи поняття СЛМ. Так у проектуванні виник комплексний підхід, який розглядає людину як найважливіший компонент СЛМ, що визначає специфіку її функціонування. Проектування системи при такому підході складається з трьох частин:

- технічного проектування технічних пристроїв системи;

- художнього проектування естетичного вигляду системи для забезпечення вимог до споживацьких якостей: привабливості, красоти;

- інженерно-психологічного проектування (ІПП) пов'язаного із включенням людини до системи: створення проекту діяльності людини і узгодження його з технічною частиною системи.

Залежно від значення і ролі проекту діяльності людини-оператора в загальному проекті СЛМ існують два підходи до ІПП, які умовно можна назвати рівнокомпонентним і антропоцентричним.

У межах рівнокомпонентного підходу людина і техніка розглядаються як рівні компоненти СЛМ, проектування систем яких здійснюється паралельно, одночасно, а інколи технічна система проектується раніше. Пізніше відбувається погодження цих окремих частин. Слід зауважити, що цей підхід досліджує людину-оператора за схемами, принципами і методами, розробленими для опису технічних систем. Це призвело до спрощеного підходу до реальної діяльності людини. З розвитком інженерно-психологічних досліджень визначилася обмеженість і однобічність рівнокомпонентного підходу. Виникла необхідність такого підходу до аналізу СЛМ, в якому оператора розглядають як людину з притаманними їй психологічними якостями, властивостями, життєвим і професійним досвідом.

Антропоцентричний підхід розглядає відношення людини і машини в системах управління як відношення „суб'єкта праці і знарядь праці”. Основним положенням цього підходу є проектування діяльності людини і її функцій. Технічні ж засоби проектуються як такі, що забезпечують цю діяльність. Проект діяльності є основою вирішення всіх інших завдань проектування СЛМ - від розподілу функцій і до вибору ОУ. Цей підхід вважається більш прогресивним, але він формулюється ще у загальному вигляді з недостатньо розробленими методами реалізації. Це - майбутнє ІП.

Етапи і задачі інженерно-психологічного проектування

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

Етапи і відповідні задачі ІПП можна згрупувати таким чином:

1. Аналіз характеристик об'єкта управління:

- аналіз статичних характеристик;

- аналіз динамічних характеристик;

- визначення завдань і цілей системи;

- визначення умов експлуатації.

2. Розподіл функцій між людиною і технікою:

- аналіз можливостей людини і техніки;

- визначення критерію ефективності;

- визначення обмежувальних умов;

- оптимізація критерію ефективності.

3. Розподіл функцій між операторами:

- визначення структури групи;

- визначення кількості робочих місць;

- визначення задач на кожному робочому місті;

- організація зв'язку між операторами.

4. Проектування діяльності оператора:

- визначення структури і алгоритму діяльності;

- визначення вимог до характеристик людини;

- визначення вимог до підготовки оператора;

- визначення допустимих норм діяльності.

5. Проектування технічних засобів діяльності:

- проектування інформаційних моделей;

- проектування органів управління;

- проектування загальної компановки робочого місця;

- проектування технічних засобів навчання;

- проектування технічних засобів контролю.

6. Оцінка систем „людина-техніка-середовище”:

- оцінка робочих місць і умов діяльності;

- оцінка характеристик діяльності оператора;

- оцінка ефективності системи.

ІПП, як складний і узагальнюючий процес має ряд специфічних особливостей:

1. Циклічність, яка полягає в необхідності вирішення усіх перерахованих задач на кожній із стадій проектування (при розробці технічного завдання, на стадіях ескізного, технічного і робочого проектування, при різного роду випробуваннях тощо). При цьому на кожній наступній стадії розроблений проект уточнюється і покращується.

2. Комплексність, яка полягає в тому, що в процесі ІПП оптимізуються не окремі характеристики людини і машини, а загальні характеристики СЛМ.

3. Структура ІПП доповнює діючу структуру єдиної системи конструкторської документації (ЄСКД), що сприяє подоланню її обмеженості у врахування людського фактора.

Висновок

Максимальна ефективність системи «людина-машина» може бути забезпечена за умови, коли при її проектуванні і експлуатації буде врахований людський фактор. Відомо, що внаслідок помилок з боку працівника виникає від 20 до 50% всіх порушень технології, аварійних ситуацій в системах управління. Проектування системи «людина--машина» передбачає аналіз характеристик об'єкта керування, розподіл функцій між людиною і машиною, проектування діяльності оператора і технічних засобів його роботи, оцінку системи в цілому. Воно базується на досягненнях інженерної психології, яка вивчає об'єктивні закономірності процесів інформаційної взаємодії людини і техніки з метою використання їх у практиці проектування, створення і експлуатації системи «людина--машина».

Комплексним вивченням трудової діяльності людини займається наука ергономіка. Об'єктом ергономіки є система «людина--техніка--середовище», а завданням -- погодження характеристик машини і навколишнього середовища з характеристиками людини. Ергономіка вивчає функціональні можливості і обмеження людини в трудових процесах з метою створення для неї досконалих знарядь і оптимальних умов праці. Оптимальність визначається створенням таких умов, за яких забезпечується висока продуктивність, стійка працездатність і зберігається здоров'я працівника.

Ергономічні властивості людини характеризуються її антропометричними, фізіологічними, психофізіологічними, психологічними властивостями. Ці властивості визначають ергономічні вимоги до комплексу «машина-середовище». Основними ергономічними вимогами до проектування системи «людина--машина--середовище» є гігієнічні, антрометричні, фізіологічні, психофізіологічні, психологічні.

Гігієнічні вимоги визначають умови життєдіяльності і працездатності людини в процесі взаємодії з технікою і середовищем. Показниками є рівень освітлення, температура, вологість, шум, вібрація, токсичність, загазованість тощо. Антропометричні вимоги визначають відповідність конструкцій техніки антропометричним характеристикам людини (зріст, розміри тіла і окремих рухових ланок). Показниками є раціональна робоча поза, оптимальні зони досягнення, раціональні трудові рухи). Фізіологічні та психофізіологічні вимоги визначають відповідність техніки і середовища функціональним можливостям працівника (силовим, швидкісним, енергетичним, зоровим, слуховим). Показниками є темп робочих рухів, обсяг інформації, навантаження на м'язову та нервову системи. Психологічні вимоги визначають відповідність техніки і середовища можливостям працівника щодо сприймання, переробки інформації, прийняття і реалізації рішень. Сукупність ергономічних показників характеризує ергономічний рівень системи «людина--техніка--середовище».

Погодження характеристик людини і предметного середовища здійснюється в просторовому, часовому, інформаційному, енергетичному напрямках. Просторове погодження передбачає організацію робочого місця працівника, робочу позу, визначення зон досягнення, траєкторії рухів, доступність органів керування тощо. Часове погодження враховує динаміку працездатності з виконанням роботи, її темпу, інтенсивності, зміною діяльності і відпочинком. Інформаційне погодження пов'язане з оцінкою потоків інформації та пропускної здатності аналізаторних функцій щодо сприйняття і переробки інформації, врахуванням перешкод. Енергетичне погодження враховує вплив трудових навантажень на м'язову, серцево-судинну системи на основі встановлення оптимального обсягу рухової діяльності, величини м'язових зусиль залежно від умов праці. Робоче місце оператора -- це місце в системі «людина--техніка», оснащене засобами відображення інформації, органами керування і допоміжним обладнанням, на якому здійснюється його трудова діяльність.

Размещено на Allbest.ru