Предмет, методи і завдання інженерної психології

Якщо інформаційна модель виступає як об'єктивне і нейтральне відображення поточного стану системи, то концептуальна модель виявляється суб'єктивним відображенням цього стану в індивідуальній свідомості людини-оператора. У концептуальну модель входять образи існуючої ситуації, представлення про неї з минулого досвіду, образи прогнозованої ситуації, а також програми перетворення дійсної ситуації в прогнозовану.

Концептуальна модель дає людині-оператору можливість передбачати розвиток обстановки, заздалегідь вибрати потрібну програму дій, розподілити в часі свої психофізіологічні ресурси, тобто працювати осмислено, раціонально й ефективно. Завдяки сформованій концептуальній моделі людина-оператор здатна критично відноситися до зведень, одержуваним від інформаційної моделі, і, зокрема, виявляти помилкові показання приладів у випадку їхньої несправності. Свідомість концептуальної моделі дозволяє використовувати її як засіб контролю за вірогідністю зведень, одержуваних від інформаційної моделі.

Виділяють окремі види операторської праці, для яких характерні свої особливості.

Оператор-технолог безпосередньо включений в технологічний процес. Працює переважно в режимі негайного обслуговування, тобто відстежує, контролює і регулює технологічний процес з метою підтримання його в заданих межах. Переважаючими є керівні дії, виконання яких регламентується інструкціями. Останні містять повний набір ситуацій і рішень. До цього типу відносяться оператори технологічних ліній, оператори по прийняттю і переробці інформації.

Оператор-спостерігач (контролер, диспетчер). В його діяльності важливе значення мають інформаційні та концептуальні моделі, а також процеси прийняття рішень. Керівні дії дещо простіші. Може працювати в режимі відкладеного обслуговування. Сюди належать оператори радіолокаційних станцій, диспетчери на різних видах транспорту.

Оператор-дослідник значно більшою мірою використовує понятійний апарат мислення і досвід, закладені в концептуальну модель. Органи керування мають менше значення, а інформаційні моделі, навпаки, велике. Сюди належать користувачі обчислювальних систем, дешифрувальники різних об'єктів.

Оператор-маніпулятор, в діяльності якого велике значення має сенсомоторна координація і моторні (рухові) навички. Механізми моторної діяльності основні, хоча використовується і апарат понятійного та образного мислення. Функціями оператора-маніпулятора є керування роботами, машинами, транспортними засобами і т. ін.;

Оператор-керівник. Головну роль у діяльності відіграють інтелектуальні процеси. Належать організатори, керівники різних рівнів, особи, які приймають відповідальні рішення в людино-машинних комплексах і володіють знаннями, досвідом, інтуїцією.

Залежно від переважання того чи іншого психічного процесу в роботі оператора можна виділити такі види діяльності:

1. сенсорно-перцептивну;

2.моторну;

3.інтелектуальну.

У сенсорно-перцептивній діяльності центр ваги припадає на отримання інформації і її первинну оцінку. Основне завдання вирішується в сфері сприймання, а виконавські дії прості.

Для моторної діяльності характерна висока питома вага виконавських дій,у той час як сприймання інформації і прийняття рішення підпорядковані цій основній задачі.

Діяльність інтелектуального типу характеризується тим, що на перший план виступають функції прийняття рішень, логічної переробки інформації, обчислення.

Ефективність роботи оператора залежить від режиму, в якому вона протікає. Розрізняють мінімальний, оптимальний і екстремальний режими роботи:

Мінімальний режим роботи оператора має місце при керуванні нормально працюючою високоавтоматизованою системою. Недовантаженість інформацією, комфортні умови, монотонність призводять до втрати пильності, гіпнотичних станів оператора, що може бути причиною несвоєчасних дій на аварійні сигнали, виникнення аварій, катастроф.

Оптимальний режим роботи характеризується комфортними умовами і нормальною роботою автоматичних пристроїв. Людина слідкує за станом системи, коригує ті параметри, які виходять за межі норми. Основне значення мають набуті навички, звичний темп. Робота виконується без значних нервово-психічних затрат.

Екстремальний режим роботи відзначається різко підвищеними вимогами до інтелектуальної та емоційно-вольової сфери людини. Робота в складних, відповідальних і несподіваних ситуаціях вимагає вміння швидко аналізувати обстановку і за короткий час прийняти та реалізувати рішення. Оператору часто потрібна мужність, заснована на почуттях обов'язку і відповідальності за свої дії. У цьому режимі має місце дискомфорт, а нервові перенавантаження можуть призвести до перевтоми, нервового виснаження і зриву діяльності.

36. Фізіологічні основи діяльності

Фізіологія праці є складовою частиною гігієни праці та розділом загальної фізіології, який присвячено вивченню змін функціонального стану організму людини під впливом трудової діяльності та виробничого середовища, розробці фізіологічних основ наукової організації трудового процесу з метою довгочасного підтримання на високому рівні працездатності людини та збереження її здоров'я.

Розумова робота включає розумовий і емоційний компоненти. При вирішенні наукових і конструкторських задач переважає розумовий компонент. Художньої творчості властива перевага емоційного компонента.

При розумовій праці мозок є не тільки регулюючим, а й працюючим органом. Тому він в першу чергу відбивається на функціональному стані ЦНС. Відбувається локальна активація кори і підкіркових структур. Встановлено, що при помірних розумових навантаженнях зменшується амплітуда і збільшується частота b-ритму електроенцефалограми. При перевантаженнях на ЕЕГ з'являються d - і q-ритми. Будь-яка розумова робота викликає певне психоемоційне напруження. Загострюються сприйняття, увага, пам'ять. Для кожного виду розумової діяльності необхідний свій оптимум емоційної напруги. Це пов'язано з тим, що емоції виступають в ролі організатора цілеспрямованої діяльності. Вони виконують оціночну, программирующую і підкріплювальну функції (приклади).

Фізіологічне значення вісцеральних систем при розумової діяльності полягає в забезпеченні енергетичного обміну в мозку. Кора впливає на вісцеральні функції через лімбічну систему, гіпоталамус і ретикулярну формацію і симпатичну нервову систему. У результаті активуються симпатоадреналові, гіпоталамо-гіпофізарно система і посилюється утворення гормонів надниркових залоз. Чим вище рівень психоемоційного напруження, тим більше вміст адреналіну і глюкокортикоїдів в крові. В результаті цих впливів підвищується артеріальний тиск, частота серцевих скорочень, хвилинний об'єм крові, частішає дихання, підвищується вміст глюкози і кисню в крові і т.д..

В результаті інтенсивної розумової роботи розвивається нервово-психічне стомлення. Його ознаками є погіршення сприйняття, уваги, пам'яті, мислення, а також слабкість і сонливість. Знижується розумова працездатність, виникають дратівливість. Проте нервово-психічне стомлення, на відміну від м'язового, швидко зникає за певних умов. Це зміна виду діяльності, обстановки і навіть зміна настрою. Отже нервово-психічне стомлення пов'язано не з порушенням метаболізму в нейронах ЦНС, а зі зниженням активуючого впливу ретикулярної формації на кору.

При надмірно інтенсивної розумової роботи виникає виражене психоемоційний напруга, що викликає інформаційний або емоційний стрес і виснаження резервів нервової системи. З'являються тривожність, відраза до роботи, розвивається депресія. Більш того, внаслідок погіршення трофіки міокарда зменшується амплітуда зубця Т електрокардіограми. Це свідчить і про перенапруження функцій серцево-судинної системи. Тому у людей, що займаються інтенсивним розумовою працею, часто розвиваються гіпертонічна хвороба та ішемічна хвороба серця.

Для оцінки інтенсивності розумової праці використовуються дані електроенцефалографії, а також психологічних тестів на увагу, пам'ять, сприйняття, швидкість сенсомоторних реакцій.

Фізична робота поділяється на динамічну і статичну. Динамічна виконується в тому випадку, якщо в результаті неї відбувається періодична зміна довжини скелетних м'язів. Статична, якщо їх довжина тривалий час не змінюється (приклади). При фізичній роботі в першу чергу змінюються функції вісцеральних систем. Посилюються дихання, кровообіг, змінюються терморегуляція і склад крові. Частота серцевих скорочень зростає протягом перших 10 хвилин роботи і надалі залишається на цьому рівні. Ударний об'єм крові також зростає на початку роботи і після не підвищується. У нормі систолічний тиск зростає, а діастолічний немає або дещо знижується. Всі ці параметри діяльності серцево-судинної системи змінюються відповідно до інтенсивності праці. Зростає хвилинний об'єм дихання і споживання кисню. Однак посилення дихання не покриває потреби організму в кисні. Тому розвивається киснева заборгованість. Одночасно, внаслідок гіпервентиляції виникає гипокапния. Легка та помірна робота не впливають на рН крові. При важкій спостерігається метаболічний ацидоз через накопичення лактату в крові. Підвищується вміст лейкоцитів і еритроцитів у крові. Фізична робота змінює процеси терморегуляції. Головним є посилення потовиділення. Воно обумовлене зростанням теплопродукції в м'язах. В основі змін вісцеральних функцій організму лежить активація симпатоадреналової і гіпоталамогіпофізарной систем. Викид адреналіну і глюкокортикоїдів стимулює серцеву діяльність, дихання, розпад глікогену, утворення глюкози.

Внаслідок тяжкої або тривалої фізичної роботи настає стомлення, що є захисною реакцією. Це тимчасове зниження працездатності, що виражається зниженням кількості і якості роботи. Ознаки фізичної втоми діляться на суб'єктивні і об'єктивні. Суб'єктивним є почуття втоми. Об'єктивні критерії - це зменшення потужності виконуваної роботи, а також порушення робочого стереотипу, тобто стандартної послідовності дій.

На відміну від розумової, фізичну роботу можна оцінити у фізичних величинах. Як критерій тяжкості фізичної праці використовується показник потужності. Легка робота виконується при потужності до 20 Вт, середньої тяжкості до 45 Вт, важка до 90 Вт і дуже важка більше 90 Вт.



37. Приймання інформації

Важливою складовою діяльності оператора є етап приймання інформації про об'єкт управління. Головними психічними процесами, що забезпечують перебіг цього етапу, є процеси відчуття, сприймання, мислення та уяви.

Приймання інформації людиною-оператором необхідно розглядати як процес формування перцептивного образу, тобто суб'єктивного відображення у свідомості людини властивостей об'єкта, що на неї діє. Психологічні дослідження розкрили структуру цього процесу, який складається зі стадій знаходження, розрізнення, впізнання. До того ж виділяють стадії становлення просторових компонентів самого перцептивного образу: виявлення об'єкта в просторі та оцінка його загальних пропорцій, відображення різких зсувів кривизни, глобально-адекватне відображення форми та стадія досягнення цілковитої адекватності об'єкта.

Саме сприймання характеризується певними властивостями -- цілісністю, структурністю, константністю, усвідомленістю, предметністю, вибірковістю. Фізіологічною основою формування перцептивного образу є робота аналізаторів, котрі складаються з трьох основних частин: рецептора, провідних нервових шляхів та центральної частини кори головного мозку. Між рецептором і мозком існує прямий та зворотний зв'язок, тобто рецептор виконує функції як кодування, так і декодування інформації.

У психології виділяють такі загальні характеристики аналізаторів:

- чутливість;

- адаптивність;

- вибірковість.

Чутливість основних аналізаторів до дії фізичних та хімічних подразників є досить значною та різною і характеризується абсолютним, диференціальним (табл. 2) та оперативним порогами.



Таблиця 2. Характеристики порогів чутливості різних аналізаторів

Аналізатор	Абсолютний пopiг	Диференціальний пopiг	Ступінь використання у технічних системах
	Один. вимір.	приблизна величина	Один. вимір.	приблизна величина
Зоровий	лк	4•10 9 -10-3	лк,	0,01; 0,6 - 1,5	90,0
Слуховий	дин/см2	0,0002	ДБ	0,3 - 0,7	1,0
Тактильний	мг/мм2	3 - 300	мг/мм2	0,07	0,5
Смаковий	мг/л	10 - 10 000	мг/л	0,2	--
Нюховий	мг/л	0,001 - 1	мг/л	0,16 - 0,50	--
Кінестетичний	кг	--	кг	0,02-0,09	--
Вестибюлярний	м/с2	0,1 - 0,12	--	--	--
Температурний	0С	0,2 - 0,4	0С	0,03 - 0,09	--

Мінімальна сила подразника, що викликає ледь помітне адекватне відчуття, називається нижнім абсолютним порогом чутливості даного аналізатора, а максимальна -- верхнім абсолютним порогом чутливості. Подальше зростання сили подразника викликає вже больову реакцію.

Величина, обернено пропорційна нижньому абсолютному порогові, характеризує абсолютну чутливість аналізатора Е:

Сам процес чуттєвого пізнання сигналу можна поділити на чотири етапи:

- подразнення як фізичний процес;

- збудження як фізіологічний процес;

- суб'єктивне відчуття стимулу як психологічний процес;

- судження про стимул як логічний процес.

Знаходження стимулу відбувається внаслідок перетворення процесу збудження у процес відчуття та його усвідомлення. Для того, щоб стимул викликав процес його відчуття, необхідно створити такий рівень фізичного подразнення рецептора, за якого фізіологічне збудження аналізатора перевищуватиме його внутрішні біологічні шуми.

За допомогою аналізаторів людина може не тільки відчувати той чи той сигнал, а й розрізняти його за інтенсивністю. Для цього вводиться поняття диференціального порога, який характеризується мінімальними відмінностями відчуттів при відображенні інтенсивності двох подразників. Для окремих відчуттів диференціальні пороги чутливості залишаються більш або менш незмінними щодо значення первинного подразника:

де I-- вихідна сила подразника, ?I-- диференціальний поріг.

Коефіцієнт пропорційності К для зорового аналізатора становить 0,01, слухового -- 0,1, тактильного -- 0,3.

На базі цих закономірностей був запропонований основний психофізіологічний закон Вебера--Фехнера, за яким інтенсивність відчуття прямо пропорційна логарифмові сили подразника:

де Е -- інтенсивність відчуття, К -- сила подразника, к та с -- константи.

Слід зауважити, що цей закон діє в межах середнього діапазону чутливості аналізатора і не враховує вплив стану людини на його чутливість.

Пізніше був запропонований інший опис характеру зв'язків між інтенсивністю відчуття та силою подразника, а саме ступеневий зв'язок -- закон С. Стівенсона [70; 100].

Поняття диференціального порога має велике значення у психофізиці та експериментальній психології, але є недостатнім для інженерної психології. Диференціальний поріг характеризує граничні можливості аналізатора і тому не може бути використаний у процесі визначення алфавіту сигналів. Для цього використовують не мінімальну, а оптимальну величину розрізнення сигналів. Така величина дістала назву оперативного порога, тобто це мінімальна розбіжність сигналів, за якої швидкість і точність розрізнення є максимальними.

Крім порогів, пов'язаних з енергетичними характеристиками аналізаторів, у інженерній психології застосовуються просторові й часові пороги, які теж можуть бути абсолютними, диференціальними і оперативними.

Адаптивність визначається можливостями зміни чутливості аналізатора при змінах умов його роботи. У процесі адаптації змінюються енергетичні, часові та просторові пороги за рахунок того, що аналізатор є системою, яка само-налаштовується.

Вибірковість аналізатора виявляється у виборі певних подразників з усіх, що діють на той момент. Завдяки цьому є можливість формування адекватних відчуттів, що забезпечують досить високу стійкість до перешкод

Розглянувши характеристики аналізатора, можна скласти загальні вимоги до сигналів-подразників, які надходять до оператора:

- інтенсивність сигналу не має перевищувати меж середнього діапазону чутливості аналізатора;

- різниця між сигналами повинна бути більшою від оперативного порога чутливості за інтенсивністю, часом і простором;

- найважливіші сигнали не можуть виходити за зони сенсорного поля з найбільшою чутливістю;

- при проектуванні інформаційних моделей або окремих індикаторів необхідно правильно обирати вид сигналу і, відповідно, модальність аналізатора (зорового, слухового, тактильного) різних властивостей та діапазону використання.



38. Зберігання та переробка інформації

Всі елементи досвіду, які зберігаються та відтворюються залежно від вимог життя та специфіки діяльності людини, саме і формують індивідуальний досвід, утворюючи зміст пам'яті людини.

Пам'ять -- це сукупність психічних процесів, що забезпечують організацію досвіду індивіда на основі тимчасового співвідношення теперішніх та наступних актів діяльності щодо її цілей і мотивів. Пам'ять -- одна з найважливіших, конституювальних характеристик психічного, яка забезпечує єдність і цілісність людської особистості.

За характером психічної активності пам'ять поділяють на рухову, емоційну, образну, словесно-логічну. За відношенням до компонентів структури діяльності (мотиви, цілі, засоби діяльності) -- на мимовільну і довільну, механічну і смислову. За тривалістю закріплення і збереження матеріалу -- на короткотривалу, довготривалу і оперативну. У своїй діяльності оператор послуговується всіма видами пам'яті, але, зважаючи на доволі жорстке узалежнення його діяльності від часових характеристик, детальніше розглянемо ці основні форми пам'яті.

Короткотривала пам'ять зберігає інформацію упродовж кількох секунд або хвилин. в системі короткотривалої пам'яті було виділено три основні гіпотетичні блоки зберігання інформації: сенсорна, первинна і вторинна пам'ять. Переведення інформації з одного блоку в інший здійснюється за допомогою таких операцій, як фільтрація матеріалу, його впізнання, перекодування і повторення

Сенсорна пам'ять фіксує інформацію у модально-специфічному вигляді, що дає змогу описувати об'єкти в термінах їхніх фізичних характеристик. Фізіологічним корелятом сенсорної пам'яті є інерційність загасання послідовного образу подразника.

Численні експериментальні дослідження доводять, що існують різні види сенсорної пам'яті: зорова (або іконічна), слухова, рухова, нюхова. Слід, який залишається у сенсорній пам'яті, поступово згасає. Час його згасання залежить не тільки від модальності подразника, а і від багатьох інших факторів. Таким чином, час зберігання інформації в сенсорній пам'яті залежить від модальності і фізичних характеристик подразника, стану системи, що сприймає, та умов сприйняття самого стимулу. В середньому для іконічної пам'яті цей період становить 250...500 мс, але може досягати і 1000 мс [46]. Відносно обсягу зорової сенсорної пам'яті вважають, що вона безмежна, а слухова містить 10-- 12 елементів. Щодо рухової сенсорної пам'яті даних немає. На основі сенсорного зберігання інформації відбирається інформація, релевантна певному завданню, описується та перекодовується в найзручнішу для зберігання форму. Сам механізм фільтрації вивчений недостатньо, є лише дані, які свідчать, що селекція може здійснюватися на основі кольору, розміру, форми, розташування у просторі, а також складних тембральних характеристик звукового сигналу.

Первинна пам 'ять. Відібрана інформація кодується в зручну, найчастіше -- у вербально-акустичну форму. В деяких випадках, залежно від вимог завдання, інформація може зберігатись і у формі модальних сигналів. Одночасно з перекодуванням сигналу можуть формуватися нові одиниці інформації завдяки смисловій переробці.

Відібрана і перекодована інформація зберігається у первинній пам'яті, яка має невеликий обсяг, але значно більший час зберігання. За даними різних авторів, цей час становить від 5 до 30 с

Вторинна пам'ять. Частина інформації з первинної пам'яті за допомогою повторення переводиться у вторинну пам'ять. Особливістю цього блоку короткочасної пам'яті є семантична обробка матеріалу, виділення смислових зв'язків, що запобігає швидкому забуванню. В окремих випадках у вторинній пам'яті можуть зберігатися фонематичні коди, коли алфавіт знаків або невідомий, або знаки семантично не пов'язані між собою (ряд безглуздих складових).

Таким чином, короткотривала пам'ять характеризується негайним запам'ятовуванням матеріалу з першого пред'явлення, негайним відтворенням і дуже коротким часом зберігання інформації. Можна вважати, що зберігання тут відбувається через запам'ятовування І відтворення інформації. Обсяг короткотривалої пам'яті вимірюється кількістю символів, що запам'ятовуються, або кількістю одиниць інформації, яка може бути відразу після одноразового пред'явлення відтворена. Ця кількість, за даними Дж. А. Міллера, становить 7 ± 2, або:

- 9 подвійних символів;

- 8 десяткових цифр;

- 7 букв латинського алфавіту;

- 5 простих англійських слів.

Довготривала пам'ять зберігає інформацію для подальшого її використання. При переведенні інформації із короткотривалої до довготривалої пам'яті відбувається її подальша селекція і реорганізація. Обсяг довготривалої пам'яті оцінюється кількістю інформації в блоці, що запам'ятовується і вимірюється не кількістю символів, а подвійними одиницями. Обсяг довготривалої пам'яті, тобто інформація, засвоєна за одного повторення матеріалу, становить від 5 до 20 подвійних одиниць, або 10 символів по 0,5 подв. од. на символ, чи 1 символ, відібраний зі значного за довжиною алфавіту, з навантаженням -- 20 подв. од. інформації.

Слід зауважити, що застосування різних одиниць для вимірювання обсягу пам'яті по-різному залежить від кількості інформації, яка має три основні характеристики: невизначеність, вірогідність і різноманітність. Відносний обсяг пам'яті (обсяг пам'яті у відсотках відтвореного матеріалу до пред'явленого) продемонстрував обернену залежність від загальної невизначеності всього матеріалу, тобто від сумарної кількості всієї інформації, котру необхідно запам'ятати. Що більша ця загальна кількість інформації, то менше інформації може відтворити людина.

Оперативна пам'ять забезпечує вирішення поточних завдань оператором або виконання ним конкретних дій. Доведено, що ефективність діяльності оператора пов'язана з функціонуванням його пам'яті, котра також впливає і на пропускну здатність оператора. Основними характеристиками оперативної пам'яті є ЇЇ обсяг, точність, швидкість запам'ятовування, термін зберігання інформації та особливості оперативних одиниць пам'яті. Обсяг оперативної пам'яті визначається кількістю сигналів (стимулів), що їх оператор запам'ятав після одного короткотривалого пред'явлення, і вимірюється оперативними одиницями, під якими розуміють образи або інші сполучення (поєднання) матеріалу, котрі конструюються під час активних дій оператора, спрямованих на вирішення ним конкретного завдання. Як одиниці використовують або мінімально можливі, аналітично визначені одиниці діяльності, або реально використовувані. Оцінка обсягу оперативної пам'яті людини-оператора в конкретних системах передбачає обидва типи оперативних одиниць пам'яті.

Різні умови впливають на вибір способів перетворення тестового матеріалу для його оперативного запам'ятовування. Результатом цих перетворень є оперативні одиниці пам'яті різних рівнів -- нижчого, проміжного і оптимального.

Одиниці нижчого рівня за обсягом -- це мінімально можливі в даній діяльності одиниці, вони стійкі до перешкод і забезпечують досягнення певної мети.

Обсяг одиниць проміжного рівня вищий за рахунок перекодування елементів інформації у більш місткі символи, але точність запам'ятовування незначна.

Оперативні одиниці оптимального рівня забезпечують високу якість оперативного запам'ятовування -- значний обсяг, високу точність і стійкість до перешкод.

Навантаження на оперативну пам'ять особливо значне при розв'язанні оператором завдань з упорядкування об'єктів. Для оцінки часу, необхідного для такого розв'язання, була отримана емпірична залежність

де t_(x,y) -- час упорядкування одного об'єкта, х -- кількість упорядкованих об'єктів, у -- кількість параметрів об'єктів.

Знання специфіки кожного з видів пам'яті необхідне для раціонального управління процесами пам'яті оператора і відповідно ефективністю його діяльності в цілому.

Основні процеси пам'яті -- це запам'ятовування, зберігання, забування та відтворення інформації. ефективність запам'ятовування залежить не тільки від характеру діяльності оператора та його стану, а й від організації поданої інформації, її раціонального групування.

Забування теж залежить від різних факторів, і тому виділяють три основні його види: втрата інформації через те, що вона не використовується, втрата інформації у разі інтерференції (проактивної і реактивної) і забування, яке пов'язане з мотивацією людини. Втрата інформації у короткотривалій пам'яті пов'язана, головним чином, зі «стиранням слідів» у нервовій системі, а в довготривалій -- з порушенням системи кодування інформації, семантичних зв'язків між алфавітами сигналів або з реконструюванням усього семантичного простору людини.

Відтворення інформації -- це складний цілеспрямований процес, котрий може бути як довільним, так і мимовільним. При довільному відтворенні людина послуговується певними прийомами пошуку інформації в пам'яті. Питома вага довільної і мимовільної пам'яті суттєво змінюється залежно від специфіки вирішуваних оператором завдань. Значний вплив на ефективність пам'яті оператора має застосування додаткових засобів фіксування динамічної інформації -- графіків, діаграм, схем тощо. Вибір конкретної графічної або текстової форми залежить від специфіки діяльності оператора.

39. Класифікація засобів відображення Інформації

Інформація про стан керованого об'єкта поступає від засобів відображення інформації (ЗВІ), якими є різні прилади і які формують сенсорне поле на робочому місці. За функціями інформації ЗВІ поділяються на командні (цільові) і ситуаційні. Перші дають відомості про необхідні дії для досягнення мети, другі -- інформацію щодо протікання технологічного процесу та описують наявну ситуацію.

За способом використання показників ЗВІ поділяються на три групи:

-для контрольного читання. Оператор встановлює наявність чи відсутність умов роботи, норму чи відхилення від неї якихось параметрів;

-для кількісного читання. Ці індикатори передають інформацію у вигляді числових значень;

-для якісного читання. Інформація вказує на напрямок зміни керованого параметра.

За допомогою технічних засобів відображення інформації створюється інформаційна модель процесу управління, яка слугує основою формування образно-концептуальної моделі управління СЛМ і, своєю чергою, є основою розробки та прийняття певних рішень і подальшою складання плану операцій з управління об'єктом.

Різноманітність ЗВІ зумовила появу і різних форм їхньої класифікації:

1) За функцією інформації, що видається, ЗВІ діляться на командні (цільові) і ситуаційні (контрольні). Командні індикатори відображають мету управління, якої потрібно досягти, і налають відомості про необхідні дії. Такими індикаторами с командні табло («Стій», «Іди») або командні прилади пілота при здійсненні посадки, або судновий телеграф, то задає, напрямок руху судна чи кількість оберті» двигуна, тощо.

Ситуаційні індикатори дають інформацію не тільки про відхилення технологічного процесу від заданої програми, а й про окремі показники цього процесу, Однак ці сигнали не можуть бути основою для вибору певного засобу керуючих дій.

Прикладом таких індикаторів є, різні датчики, розташовані на панелі приладів водія, на щиті управління оператора енергосистем тощо.

2) За способом використання інформації індикатори поділяються на три групи; прилади контрольного, якісного, кількісною надання інформації.

За допомогою приладів контрольного надання інформації оператор вирішує задачу типу «так чи ні»; працює певний прилад чи ні, в нормі параметри його роботи чи ні, Для цього застосовують сигнальні лампочки, табло, звукові сигнали, інколи стрілкові прилади, на яких позначені межі допустимих відхилень параметрів,

На індикаторах якісного відображення подається інформація про спрямованість змін необхідною параметра (наприклад, збільшується він чи зменшується), характер відхилення (вліво--вправо) тощо.

Індикатори кількісного відображення інформації передають її и числових значеннях параметра, що контролюється. До цієї групи відносять більшість використовуваних приладів та індикаторів.

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

Психофізіологічні характеристики і особливості приймання інформації людиною-оператором ми розглядали у третьому розділі.

4) За формою сигналу, тобто за відношенням властивостей сигналу до властивостей об'єкта, розрізняють абстрактні і зображувальні ЗВІ.

У першому випадку сигнали передаються у вигляді абстрактних символів (цифри, літери, геометричні фігури тощо), які у закодованому вигляді відображають стан об'єкта управління. В другому випадку інформація передається у формі зображення, що характеризується схематизацією, деталізацією, а також кількістю відображених властивостей об'єкта.

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

На інтегральних індикаторах інформація подасться в узагальненому вигляді, що скорочує час її пошуку і синтезування. Прикладом такої форми подавання інформації можна вважати графік функціонування технологічного процесу, діаграми, номограми. Спостерігаючи за певним процесом, оператор може відшукати необхідну йому деталізовану інформацію для прийняття ефективного рішення і вибору.

Засоби відображення інформації є технічкою основою побудови інформаційної моделі процесу управління, з якою працює оператор.

За допомогою різних технічних елементів індикації створюють і засоби відображення інформації, які можуть бути виконані у вигляді табло, мнемосхем, панелей приладів, щитів.

На табло дані відображені у формі таблиць, інформаційне поле яких будується згідно з призначенням і обсягом необхідної інформації (табло-розклад прибуття і відправлення поїздів на вокзалі або табло-ешелонатор у системі управління повітряним рухом тощо).

Мнемосхема -- це умовне графічне зображення виробничого процесу у вигляді комплексу символів, які відображають окремі елементи системи з їх взаємозв'язками. Найбільше поширені мнемосхеми в енергетичній, хімічній, металургійній промисловості, у системах управління різними транспортними потоками тощо.

Панель приладів складається з окремих приладів та індикаторів, кожен з яких несе інформацію про певний параметр об'єкта.

Прикладів створення панелей приладів і щитів дуже багато: це і панель приладів у кабіні літака і в салоні автомобіля, не різні електричні щити приладів тощо. В багатьох випадках систему відображення інформації роблять комбінованою, тобто мнемосхема може бути складовою табло або панелі приладів, а на останній частина даних відображається у вигляді табло і т.п.

Не менш важливе питання -- це організація інформаційною потоку, яка мас виключати можливість перевантаження або недовантаження оператора.

40. Кодування інформації

Щодо діяльності оператора кодування визначає спосіб представлення інформації за допомогою умовних символів, Проблема оптимального кодування - це вирішення питань вибору категорій коду, довжини алфавіту сигналів, компонування кодового знака, можливості компонування сигналів у групи. Категорія коду визначається.засобами кодування інформації серед яких виділяють геометричні фігури, літери, цифри, колір, яскравість, розмір, орієнтацію, частоту мерехтіння тощо.

Вибір категорій коду залежить від характеру вирішуваного оператором завдання. Певна категорій коду може бути ефективною для вирішення одних завдань і неефективною для інших. Експериментальні дані свідчать, що для інформаційного пошуку найбільш ефективною с категорія кольору, для визначення кількісних характеристик категорія числа, а для впізнання -- умовний знак.

Знак формують основні та додаткові деталі, які не повинні викривляти його контур. Символи мають нагадувати об'єкт, що кодується, або яку-небудь його властивість. Як основні і допоміжні деталі символів слід використовувати наочно-образні та вербальні асоціації. Кращими за точністю і швидкістю ь символи, котрі зберігають наочній ь з псиною мірою стилізації, схематизації. Застосування багатомірного кодування (цифр, кольору, яскравості) суттєво розширює можливості кодів



41. Побудова систем відображення інформації

Інформація про стан керованого об'єкта поступає від засобів відображення інформації (ЗВІ), якими є різні прилади і які формують сенсорне поле на робочому місці.

Засоби відображення інформації є технічною основою побудови інформаційної моделі процесу управління, з якою працює оператор.

За допомогою різних технічних елементів індикації створюють і засоби відображення інформації, які можуть бути виконані у вигляді табло, мнемосхем, панелей приладів, щитів.

На табло дані відображені у формі таблиць, інформаційне поле яких будується згідно з призначенням і обсягом необхідної інформації (табло-розклад прибуття і відправлення поїздів на вокзалі або табло-ешелонатор у системі управління повітряним рухом тощо).

Мнемосхема -- це умовне графічне зображення виробничого процесу у вигляді комплексу символів, які відображають окремі елементи системи з їх взаємозв'язками. Найбільше поширені мнемосхеми в енергетичній, хімічній, металургійній промисловості, у системах управління різними транспортними потоками тощо.

Панель приладів складається з окремих приладів та індикаторів, кожен з яких несе інформацію про певний параметр об'єкта.

Прикладів створення панелей приладів і щитів дуже багато: це і панель приладів у кабіні літака і в салоні автомобіля, не різні електричні щити приладів тощо. В багатьох випадках систему відображення інформації роблять комбінованою, тобто мнемосхема може бути складовою табло або панелі приладів, а на останній частина даних відображається у вигляді табло і т.п.

Не менш важливе питання -- це організація інформаційною потоку, яка мас виключати можливість перевантаження або недовантаження оператора.

В проектуванні ЗВІ наявні інженерно-психологічні способи поєднуються з кількісними методами оцінки потоку інформації, що базуються на математичних методах теорії масового обслуговування і теорії інформації. На завершальних етапах проектування ця оцінка уточнюється експериментальним шляхом, а на етапі випробувань - у процесі функціонування СЛМ.

42. Класифікація органів управління

За допомогою органів управління оператор СЛМ вирішує завдання введення командної інформації, встановлення необхідного режиму роботи, регулювання різних параметрів, запиту інформації для контролю тощо.

Типи органів управління, їх кількість і взаємне розташування визначаються характером рухів оператора, його функціями послідовності і важливості операцій, необхідною швидкістю і точністю роботи,

Характер завдань, які вирішує оператор, вимагає розробки конкретних органів управління, що поділяються па певні групи:

- за характером рухів, здійснюваних людиною;

органи управління, які потребують виконання рухів вмикання, вимикання й перемикання;

органи управління, що передбачають повторні рухи типу обертальних, натискувальних і ударних;

органи управління, які вимагають дозованих, точних рухів для налагодження апаратури і встановлення режимів роботи;

- за призначенням і характером використання оператором органи управління є:

оперативні -- для постійного використання;

допоміжні -- для періодичного вмикання, вимикання і контролю;

епізодичні, пов'язані з регулюванням, налаштуванням, калібруванням апаратури, проведенням регламентних робіт.

За конструкційним виконанням органи управління можемо поділити на підгрупи: кнопки, тумблери, рукоятки, маховички, педалі тощо

Швидке знаходження необхідного органу управління потребую їхнього розрізнення (візуально чи навпомацки) яке залежить від:

- форми органів управління (на рис. 28 наведені захоплювальні частини ручок, кнопок тощо, які надійно розрізняють без зорового контролю);

- розміру органів управління, що забезпечує їх розрізнення навпомацки з точністю 99%

Органи управління можна поділити па дві великі групи.

Перша група призначена для одномоментних (періодичних або одноразових) впливів па систему або об'єкти управління, Друга група органів управління використовується для виконання операцій, пов'язаних з уведенням у систему сигналів, що розрізняються за своєю величиною або тривалістю, операцій спостереження та деяких інших безперервних впливів.

У всіх випадках слід надавати перевагу органам управління, що грунтуються на дискретному принципі пилину на систему. Органи управління однаковими системами або об'єктами мають розміщуватися на пульті відповідно до реального розміщення них самих систем або об'єктів щодо його осі симетрії, враховуючи зони досяжності в моторному полі людини. Незалежно під використовуваного типу органі» управління вони мають бути логічно згруповані, їхнє просторове розміщення повинно відповідати розміщенню пов'язаних із ними груп індикаторів або мнемосхем, а розташування органів управління всередині груп -- розташуванню індикаторів на панелі інформації або мнемознаків на мнемосхемі, У тому разі, коли послідовність використання органів управління при виконанні різних операцій неоднакова, перевага, як правило, надасться операціям введення системи и дію, зокрема операціям пуску,

В конструкції органів управління враховуються раніше сформовані сепсомоторні навички -- стереотипи. З метою використання позитивного перенесення павичок у конструкцію систем враховується вимога, відповідно до якої органи управління в одному й тому самому спрямуванні руху повинні давати той самий ефект.

43. Інженерно-психологічні вимоги до окремих типів органів управління

Керування органами управління може здійснюватися руками або ногами людини.

Ручне управління мас деякі переваги перед ножним тоді, коли необхідні висока точність і швидкість установлення органу управління у певне положення і не потрібно прикладати для цього великі зусилля (9 кг і більше).

Слід також зважати на те, що в більшості людей функціональнішою є права рука. Саме цією рукою викопуються Дії, які вимагають найбільшої точності або сили. Органи управління, які приводяться в рух руками, точніші, ніж ті, що приводяться в рух ногою.

Ножне управління застосовується для розвантаження рук Оператора, економії часу, при значній кількості органів управління, зниженій точності регулювання і при значних м'язових зусиллях.

Зусилля, необхідні для переміщення органів управління, мають відповідати можливостям людини-оператора з урахуванням умов діяльності.

Для введення інформації оператор використовує різні типи органів управління, кожен з яких призначений для виконання певних функцій.

Специфічність кожного типу органів управління зумовлює і специфічні (часткові) інженерно-психологічні вимоги, і рекомендації до їх проектування та експлуатації.

клавішні і кнопкові вимикачі й перемикачі застосовують для введення логічної і цифрової інформації, команд управління, вибору необхідного параметра, операцій «вмикання-вимикання* (рис, 29).

Оптимальне розташування кнопок має бути на рівні ліктя сидячого оператора, щоб рука згиналася в ліктьовому суглобі на 90°, а передпліччя було в горизонтальній площині. При коротких і поодиноких натискуваннях на кнопку для підвищення швидкості реагування на сигнал кнопку розташовують над площиною стола, щоб куг між нею та кистю становив 30,,.45",

Робочий хід кнопки має становити при частому використанні -- 2...6 мм; при поодинокому -- 6 мм; при натисканні великим пальцем -- 3...12 мм. Основні характеристики кнопок наведені у таблиці 18 і на рис. ЗО,

Кнопки і клавіші повинні мати так званий зворотний зв'язок, який полягає в тому, що система у момент введення її в дію чинить їм певний опір. Зворотний зв'язок може бути механічним (різне зменшення зусиль) або акустичним (клацання, візуальний сигнал). Характеристики поворотних зусиль для кнопок різних типів і діаметрів -- на рис. ЗІ.

Для особливо важливих команд використовують клавіші з фіксатором, графічним позначенням, а для зворотного зв'язку -- з підсвіткою. При розташуванні на панелі значної кількості кнопок і клавіш їх необхідно групувати, кодувати за формою, розміром і кольором, а написи, символи наносити на самих елементах органів управління.

Важільні перемикачі (тумблери) використовують для реалізації функцій, які фіксуються і контролюються привідним елементом тумблера, Форма тумблера повинна бути конусоподібною або циліндричною з розширенням у вигляді кола або лопатки і відповідати антропометричним, біомеханічним і фізіологічним властивостям людини.

Поворотні вмикачі і перемикачі застосовують не тільки для виконання операцій «вмикання вимикання», а й для плавного безперервного або дискретного регулювання. За характером взаємодії руки оператора з привідними елементами поворотних органів управління вони поділяються на чотири основні групи:

перший тип -- захоплювання привідного елемента відбувається за допомогою великого і вказівного пальців;

другий тип -- захоплювання привідного елемента здійснює кисть руки;

третій і четвертий типи - захоплювання привідного елемента здійснюється великим, вказівним і середнім пальцями.

Розміри привідних елементів визначаються залежно від докладених зусиль.

Для використання особливо точних операцій регулювання і налаштування дозволяється збільшити діаметр привідного елемента у 2-4 рази відносні) рекомендованого. При опорі переміщенню більш ніж 100 Н необхідно застосовувати привідні елементи типу маховиків і важелів.

Маховики і штурвали використовують для ступеневих перемикань і плавного динамічною регулювання, що виконуються однією чи Двома руками. їх застосовують для виконання повільних і точних кругових обертів, які потребують значних зусиль.

Маховик -- орган управління, що мак форму колеса, зі спицями чи без них, діаметром не більше 50 мм.

Штурвал це різновид маховика або частина його -- сектор, який використовується для зміни напрямку руху об'єкта. Рульове колесо -- це теж вид маховика, який використовується для зміни напрямку руху об'єкта (рис. 33, а).

Вісь обертів маховика і штурвала при управлінні двома руками не повинна бути віддалена від сагітальної площини більше ніж на 50 мм. Площина обертів маховика без рукоятки при роботі однією рукою має знаходитися під кутом а ~ 10".,.60" відносно діючої руки, а при використанні рукоятки під кутом а = 10"...90* -- при обертанні кистю руки л передпліччям і а - 10",,,45" - при обертанні всією рукою.

Розміри маховиків і штурвалів мають відповідати вимогам, а направленість обертів -- напряму руху об'єкта. Розташування їх на панелі повинне бути таким, щоб рух руки оператора не перекривав графічні позначення.

Для кодування призначення маховиків краще застосовувати такі коди, як форма, розмір, колір і розташування у моторному полі. Кінцеві і проміжні позиції маховика і штурвала необхідно спеціально зафіксувати.

Важелі застосовують для виконання ступеневих перемикань та плавного динамічного регулювання однією чи двома руками при середніх і значних керуючих зусиллях. Форма і розміри рукояток важелів мають забезпечувати їх надійні захоплювання і утримання в процесі управління. Перевага надається рукояткам з овальними або циліндричними формами з рифленою поверхнею, без гострих кутів.

При виконанні дискретного управління у конструкції важелів варто передбачити пружинну фіксацію проміжних і кінцевих положень. Направленість переміщення важеля управління має збігатися з направленістю змін у самому об'єкті і відповідному індикаторі. Інтервали між поряд розташованими рукоятками повинні бути не менші ніж 50 мм за переміщення однією рукою, 100 мм --,за переміщення двома руками, 130 мм у роботі її рукавицях і 50 мм -- за відсутності візуального контролю.

Важелі управління встановлюють у :юні досяжності з урахуванням вимог безпеки. технічної безпеки.

Ножні органи управління використовуються для виконання операцій «вмикання -- вимикання» і регулювання стану об'єкта управління. Вони застосовуються у випадках: а) коли треба розвантажити руки оператора для виконання інших керуючих дій; б) якщо управління об'єктом вимагає значних зусиль і незначної точності. Такий тип органів управління переважно використовується для робочого положення оператора -- «сидячи».

Ножні кнопки, на підміну від педалей, розраховані на натискання не всією ступнею, а тільки пальцями ніг. Але їхнє використання неефективне, тому їх потрібно дублювати іншими органами управління або заміняти на педалі. Робочі поверхні кнопок мають бути рифленими, а їхня конструкція передбачати можливість сенсорного контролю моменту натискання: тактильно або слухове відчуття клацання, світловий або звуковий сигнал.

Діапазон необхідних зусиль для ножних кнопок -- 20--90 Н, рекомендований розмір -- 50--80 мм, а глибина втоплювання -- 30--50 мм. Ножні кнопки і педалі встановлюють у зоні оптимальної досяжності.

44. Інженерно-психологічні принципи побудови систем вводу інформації

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

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

Вибір категорій коду залежить від характеру вирішуваного оператором завдання.

Певна категорій коду може бути ефективною для вирішення одних завдань і неефективною для інших. Експериментальні дані свідчать, що для інформаційного пошуку найбільш ефективною с категорія кольору, для визначення кількісних характеристик категорія числа, а для впізнання -- умовний знак.

Визначення категорій коду залежить і від форми об'єкта. В багатьох випадках швидкість і точність розрізнення і впізнання об'єкта збільшувалися з підвищенням ступеня схожості зображений об'єкта з самим об'єктом. Не тільки наочність, а й конкретність (зв'язок форми сигналу зі значенням об'єкта) забезпечують продуктивне запам'ятовування і зберігання символів у пам'яті, Ллє проблема наочності і абстрактності мас вирішуватися залежно від конкретних умов діяльності оператора, специфіки завдань і можливостей кожної категорії коду. При цьому треба враховувати звички, стереотипи поведінки і асоціації певної групи людей, їхній життєвий і професійний досвід. Так, наприклад, яскравість і розмір символу асоціюються з розміром об'єкта і його значущістю.

Просторову орієнтацію символу краще використовувати для відображення напряму руху. Для привертання уваги людини краще використовувати частоту мерехтіння сигналу, а для позначення виду і класу об'єкта -- кодування формою. Певні асоціації склалися у людини і у відношенні до певного кольору: червоний асоціюється з небезпекою, а зелений зі спокоєм, жовтий -- з насторогою, блакитний -- з вільним простором, Зрозуміло, що всі сигнали мають відповідати психофізіологічним можливостям людини-оператора (розділ 3).

Довжина алфавіту сигналів визначається кількістю можливих рівнів (станів) даної категорії коду з урахуванням збереження оптимальних умов розрізнення і впізнання сигналів, а також можливостями оперативної пам'яті людини.

Довжина алфавіту збільшується завдяки використанню багатомірного кодування (наприклад, кольору, форми, розміру, просторової орієнтації). Слід зауважити, що застосування багатомірних кодів дещо знижує точність і швидкість Декодування, але суттєво підвищує швидкість переробки інформації людиною-оператором [45].



Довжини алфавіту за різних засобів колупання

Засоби кодування	Довжина алфавіту
Форма символів: * літеро-цифрова * абстрактна * асоціативна	необмежена 16 200
Розмір символів	6
Кольоровий алфавіт	11
Орієнтація і довжина лінії	4
Кількість крапок	5
Просторова орієнтація символів	8
Яскравість, частота мерехтіння	4

Компонування кодового знака теж впливає на ефективність кодування. При конструюванні знака варто дотримуватися псиних вимог і рекомендацій, Передовсім знак повинен мати необхідні кутові розміри, оптимальну яскравість, контраст, тобто відповідати психофізіологічним характеристикам зорового аналізатора.

Знак формують основні та додаткові деталі, які не повинні викривляти його контур. Символи мають нагадувати об'єкт, що кодується, або яку-небудь його властивість. Як основні і допоміжні деталі символів слід використовувати наочно-образні та вербальні асоціації. Кращими за точністю і швидкістю ь символи, котрі зберігають наочній ь з псиною мірою стилізації, схематизації. Застосування багатомірного кодування (цифр, кольору, яскравості) суттєво розширює можливості кодів.

В конструюванні знаків перевага віддається застосуванню внутрішніх деталей, а не зовнішніх. Основними деталями знака к прості геометричні фігури, що мають замкнутий різкий контур (трикутник, хрест тощо). їх надійне сприйняття можливе тоді, коли найбільша сторона контуру станови не менше ніж 17 кутових хвилин, а якщо є прості внутрішні деталі, то 20'.

Віддавати перевагу потрібно внутрішнім деталям, які менше заважають розрізненню контуру знака. Розмір найменшої додаткової деталі мас бути не меншим ніж 4, або 1/5 від найбільшої, основної деталі знака. Додаткові деталі не варто позначати пунктирними лініями. Не рекомендується в одному алфавіті застосовувати символи, які розрізняються за ознакою «позитив--негатив», або дзеркальні зображення. У сучасних СЛМ оператор все частіше працює зі складними повідомленнями, що несуть інформацію про декілька характеристик об'єкта або про декілька об'єктів.

...