Конструкция и характеристики панелей управления

Размещено на http://www.allbest.ru

Министерство науки и высшего образования

Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

Санкт-Петербургская государственная

художественно-промышленная академия им. А.Л. Штиглица кафедра Промышленный дизайн

Реферат

"Конструкция и характеристики панелей управления"

Выполнила:

Студентка 3 курса группы ПД-31

Факультет Промышленный дизайн

Кретова Анастасия Ильинична

Научный руководитель:

Кандидат технических наук, профессор

кафедры Промышленного дизайна,

Мухин Юрий Николаевич

Санкт-Петербург 2022

Введение

методический системный управление

Данная работа посвящена изучению конструкций и характеристик различных панелей управления.

Эргономические требования к органам управления. Органы управления предназначены для передачи управляющих воздействий от человека к машине и обеспечивают выполнение работающим требуемого действия по реализации принятого решения приведения в действие исполнительных органов объекта управления, ввода информации, вызова информации на средства отображения информации и т.д.

Требования к органам управления включены в стандарты по эргономике, регламентирующие правила их выбора, конструктивные особенности, компоновку на рабочем месте и усилия, необходимые для приведения органов управления в действие. Они предполагают ряд условий рациональной организации рабочих движений.

Это использование активных и пассивных сил, плавность движений, траектории движений, непрерывность, направление, объем движений, работа обеих рук, экономия движений, ритм работы, ограничение статических напряжений, экономия задействованной в движении мышечной массы, роль анализаторов в трудовом процессе. Каждое из этих условий отражает отдельную сторону совершенствования процесса управления оборудованием.

По мере увеличения эксплуатационной сложности машин, оборудования, систем управления все больше выявлялась необходимость создания эргономики. При этом опыт показал, что механическое соединение знаний из разных наук, связанных с учетом человеческого фактора в технике, оказывается не только недостаточным, но и невозможным на практике.

Учет эргономических требований и рекомендаций в ходе разработки панелей управления должен проводится с единых методических позиций, на основе единого подхода и реализовываться в виде системы эргономического обеспечения, представляющей собой комплекс научно-методических положений, принципов и организационных мероприятий, направленных на достижение заданных (требуемых) эргономических свойств проектируемых систем.

Каждый вид и стадия проектирования обусловливают общую структуру решаемых вопросов, конкретизируемых спецификой объекта проектирования, условиями его использования (применения), материальными и технологическими возможностями.

1. Системный подход к панелям управления

1.1 Системный подход, особенности его применения

При проектировании информационных моделей и сред Человек всегда выступает в виде единой системы, включённой во всё многообразие предметно-материальных, социальных и субъективных отношений, каждое из которых может играть решающую роль в формировании его поведения, реакций, отношений и в итоге - на эффективность деятельности. Это определяет сложность рассмотрения человека как элемента система-человек-машина (далее - СЧМ). Методов, полно описывающих организованную сложность, ко торой является человек, в настоящее время нет. Используе мые способы описания свойств человека обладают определёнными ограничениями, налагаемыми уровнем рассмотрения и научными традициями тех или иных отраслей знания.

Так, на пример, физиология изучает функционирование физиологических систем организма, биология - особенности его биологи ческой организации и т.д. Переход с одного уровня рассмотрения на другой затрудняется разницей в базовых понятиях и определениях, различными категориальным и терминологическим составами и видами применяемых теоретических и экспериментальных процедур.

Практический синтез человеко-машинных систем осуществляется большей частью на интуитивном уровне и зависит от возможностей проектировщика найти приемлемый компромисс, обеспечивающий эффективное межсистемное взаимодействие всех уровней функционирования оператора в системе. Большую роль играют эрудиция и практический опыт конструктора в области создания аналогичных систем. Важно умение разработчика выделить узловые точки проектируемой (анализируемой) системы, оказывающие определяющее влияние на оптимальный, в нестрогом смысле этого слова, характер протекания психических процессов оператора, включённого в профессиональную деятельность.

Системный подход является скорее научно-философским методологическим принципом анализа сложных систем, позволяющим систематизировать знания о человеке, чем процедурой проектирования.

Он предполагает сочетание множества планов анализа человека как социо-биологического объекта. Часть из них в науке недостаточно разработана и не имеет формализованного понятийного аппарата.

Отметим лишь, что необходимо рассматривать психическое во всем множестве внутренних и внешних отношений, в которых оно существует как целостная система.

Сущность научного метода исследования, в создании различных моделей, отражающих те или иные стороны реальности. В зависимости от сложности моделей растёт их описательная сила, но, в то же время моделям свойственны и ограничения, присущие им вследствие выделения элементов явления из целого.

В настоящее время существуют только процедуры системного анализа - расщепления сложной системы на элементы, обратная же задача - системный синтез - во многом не определена.

Известен лишь общеметодологический принцип, заключающийся в изучении:

* законов образования целого;

* законов строения целого;

* законов функционирования целого;

* законов развития целого; * отношений явления (системы) с родовой системой;

* отношений явления (системы) с другими системами;

* взаимодействия явления (системы) с внешним миром и т.д.

В процессе системного синтеза на основе объединения систем в единое целое возникают новые системные качества, не присущие отдельным подсистемам, его составляющим. Законы их по рождения не ясны и могут быть поняты лишь при рассмотрении системы как взаимосвязанной совокупности иерархически со подчинённых содействующих систем.

Системное рассмотрение предполагает выделение в анализируемом объекте "функций", направленных на получение определённого результата, "структуры" - единства компонентов, элементов системы, "целей" - вида достигаемого результата.

Практическая реализация идей системного подхода имеет творческий характер и позволяет по окончании процесса проектирования создать вариант требуемой системы.

Очевидно, что может быть реализовано неопределённое множество реальных физических систем, вид и состав которых будут зависеть от технологического уровня техники, опыта и традиций проектировщиков, технических и экономических возможностей и ограничений.

1.2 Проектирование средств отображения информации

методический системный управление

Для восприятия и обобщения информации оператору необходимы технические устройства, называемые средствами отображения ин формации.

Различают, в зависимости от органов восприятия, визуальные, слуховые, тактильные и другие средства отображения.

Наибольшую роль и нагрузку в деятельности несут визуальные средства отображения, к которым относятся дисплеи.

Различают механические дисплеи - цифровые счётчики, дисплеи с не подвижной шкалой и движущейся стрелкой и картинные дисплеи - видеодисплеи, голографические дисплеи, как цветные, так и чёрно-белого изображения.

Важную роль при их проектировании играют вид предъявляемой информации, методы и формы кодирования и пространственно го расположения.

При построении кодовых знаков учитывают следующие требования:

* при построении алфавитов знаков необходима чёткая и последовательная классификация символов внутри алфавита;

* основной классификационный признак объекта кодируется контуром знака, который должен представлять собой замкнутую фигуру;

* знак должен иметь не только контур, но и дополнительные де тали;

* дополнительные детали не должны пересекать или искажать основной символ;

* предпочтительно использовать симметричные символы, поскольку они легче усваиваются и более прочно сохраняются в оперативной и долговременной памяти;

* предпочтительно использовать "натуральные" взаимоотношения между параметрами сигнала и кодируемыми характеристиками объекта, определённую "картинность".

При цветовом кодировании необходимо учитывать эмоциональную значимость цвета, что часто применяют при передаче сигналов об опасности.

Так, по международному стандарту сигналами опасности являются тёплые тона, безопасности - холодные. Степень опасности обозначается разным цветом. Красный - требование остановки действий, оранжевый - предупреждение о серьёзной опасности, жёлтый - "Внимание! Осторожно!", зелёный - отсутствие опасности, голубой - предупреждение, чтобы оператор не начинал действия.

Кроме того, мигающий красный цвет обозначает ситуацию, требующую немедленных действий. Цветовой код может быть полезен в случаях:

- если дисплей не разграфлён;

- высока плотность символов;

- оператор вынужден отыскивать информацию в большом мас сиве данных.

Цветом лучше кодировать целые слова или фон, чем символы или отдельные знаки. Поскольку периферия сетчатки глаза не чувствительна к зелёному и красному цветам, их не следует применять на краях дисплея.

Жёлтый и синий - хорошие периферийные цвета, хотя синий не следует использовать для знаков и тонких линий.

Пары дополни тельных цветов, например, красный - зелёный и жёлтый - синий представляют собой хорошие комбинации для цветного дисплея.

Для мелких деталей изображения не следует применять насыщенный синий цвет. Синий цвет хорошо использовать для фона.

Улучшению восприятия зрительной информации способствуют следующие свойства и способы её организации:

* заметность - сообщение должно привлекать внимание и рас полагаться в зоне наблюдения оператора. На внимание влияют заметность, новизна и релевантность (полезность) знака;

* выделение - наиболее важные слова могут быть подчёркну ты, усилены путём увеличенного размера или штриховки;

* чёткость - может быть усилена при увеличении контраста знаков по отношению к фону, введении шрифта с хорошей разборчивостью;

* вразумительность - необходимо дать ясно понять, в чём со стоит опасность и что может произойти, если предупреждение будет проигнорировано.

Сообщения должны быть предельно краткими, в форме точной инструкции к действию:

* видимость - знаки должны быть видимыми при любых условиях рабочего освещения;

* стандартность - целесообразно применять стандартные слова и символы.

Большую роль при восприятии текстовой информации на дисплее играет рисунок шрифта букв и цифр. Отношение толщины штриха к высоте букв должно быть от 1:6 до 1:8 для чёрных букв на белом фоне и от 1:8 до 1:10 для белых букв на чёрном фоне. Высота букв и цифр зависит от расстояния наблюдения, окружающего освещения и важности сообщения.

Например, при расстоянии 35 см рекомендуемая высота букв составляет 2,3 мм для малозначимой и 4,3 мм для важной ин формации.

Зрительная информация должна располагаться в зоне прямого видения, причём главная информация - в центре, а второстепенная и справочная - на периферии. Большинство конструктивных признаков, обеспечивающих эффективную работу зрительного канала восприятия информации, изложено в справочных руководствах и эргономических стандартах, которых следует придерживаться как основы для правильного инженерно-психологического проектирования.

Слуховые средства предъявления информации используются наряду со зрительными средствами в случаях:

* если сообщение простое;

* сообщение краткое;

* к сообщению не требуется возвращаться в дальнейшем;

* сообщение отображает события, распределённые во вре мени;

* сообщение призывает к немедленному действию;

* зрительная система оператора перегружена;

* работа оператора требует частых перемещений в рабочем пространстве.

При выборе предупреждающих звуковых сигналов необходимо учитывать:

* высоту сигнала, которую следует выбирать из диапазона 150-1000 Гц; * сигналы должны иметь гармонические частотные компоненты;

* сигналы должны иметь не менее четырёх выраженных частотных компонент, что снижает риск маскировки другими сигналами;

* целесообразно введение модуляции основной частоты: это привлекает внимание оператора.

Необходимо предупредить резкое нарастание сигнала, так как это воспринимается как удар, сопровождаясь звуковым шоком. В сигнале не должно быть дребезга и звона.

Во многих случаях для привлечения внимания и пространственной ориентации взора оператора используется бинауральный эффект, который лучше проявляется на средних и высоких частотах звукового диапазона. При использовании голосовых сообщений важны разборчивость и семантика речи. Различают системы с естественной и синтезируемой речью. Особенности восприятия второй зависят от типа синтезирующего устройства.

Речевое сообщение предпочтительнее использовать для сообщений о нарушении нормальных условий, а сигналы - при аварийных и критических ситуациях. Тактильные средства предъявления информации используются редко.

Известны случаи их применения в качестве дополнительных каналов и при работе людей со зрительными и слуховыми на рушениями.

Часто используют тактильное кодирование формой органов управления, которые можно различить на ощупь. При вы боре тактильных систем возникают вопросы, связанные с количеством стимулируемых участков кожи, диапазоном вибрационных частот, количеством интенсивности и вида воздействия.

1.3 Проектирование органов управления

Органы управления представляют собой элементы интерфейса (связи) в СЧМ, с помощью которых оператор передаёт механическую энергию или информацию технической части системы для выполнения автоматических функций управления.

Организация, отбор и размещение органов управления осуществляются с учётом анатомических, антропометрических, биомеханических и физиологических характеристик человека. Учитываются и алгоритмические особенности деятельности оператора с органа ми управления, характер задачи, вид управления, его динамические и точностные характеристики. Деятельность оператора определяет и выбор средств управления.

Различают органы управления:

* по назначению: для ввода информации, для установки ре жимов;

* по характеру движений: не требующие движений включения, требующие повторяющихся, дозированных движений;

* по характеру использования - оперативные, используемые периодически или эпизодически;

* по конструктивному исполнению: кнопки, тумблеры, переключатели, штурвалы, манипуляторы;

* по значению: главные и вспомогательные.

В конструкции органов управления необходимо учитывать сложившиеся у человека стереотипы движений.

Действие на органы управления Движение (состояние) управляемого объекта, Движение рычага, Поворот рукоятки маховика штурвала, Нажатие кнопок, клавиш "Включено", "Пуск", "Увеличение", "Подъём", "Открытие", "Вперёд", "Вправо", "Вверх", "Вверх от себя", "Вправо По часовой стрелке", "Верхних", "Передних", "Правых".

Существующее многообразие органов управления отражено в справочной и нормативной документации, но отметим, что идеального органа управления не создано. Каждая проектировочная организация, продолжая опыт и традиции проектирования, использует свои органы управления.

Например, в автомобиле это - руль, а в самолёте - ручка управления и штурвал.

2. Рабочее место оператора возле панели управления

2.1 Организация рабочего места оператора

Размещение органов управления и средств отображения информации на рабочем месте оператора в значительной мере определяет эффективность его деятельности.

Отметим наиболее важные критерии, которые нужно учитывать при организации рабочего пространства:

* размеры моторного пространства;

* двигательно-физиологические предельные условия (требова ния к точности, скорости, силе, вращающему моменту и т.д.);

* условия взаимодействия;

* частота и значимость входной информации;

* возможности зрительной и слуховой обратной связи;

* алгоритм управления (последовательность действий);

* пространственная совместимость с технической системой или дисплеями; * гарантия против случайных действий;

* выполнение действий сидя или стоя.

Учитывается пол оператора, так как физические и психофизиологические возможности мужчин и женщин не одинаковы. При большом количестве приборов на панелях управления ис пользуют методы группировки, учитывая при этом частоту об ращения к тем или иным приборам во время выполнения рабочего алгоритма.

Часто используемые органы управления и индикации следует помещать в центральной зоне, редко - на периферии.

В центральной зоне также располагают аварийные средства отображения и управления, обеспечить пространственное и функциональное соответствие между органами управления и дисплеями.

Необходимо выдерживать дистанцию между определёнными типами органов управления и индикации для уменьшения явлений интерференции и перепутывания. Динамические характеристики органов управления должны соответствовать скоростным характеристикам человека.

СЧМ должна препятствовать возникновению случайных ре жимов работы с органами управления и индикации, ведущих к аварийным режимам. Реализуется так называемая защита от дурака. Цветовое и эргономическое решения рабочего места не должны приводить к утомлению оператора, состояниям монотонии, гипнотическим фазам.

2.2 Индикаторы и сигнальные устройства на панели управления

Индикаторы и сигнальные устройства должны быть сконструированы, подобраны и размещены так, чтобы они согласовывались с особенностями человеческого восприятия и с выполняемым заданием.

Особенно следует учитывать следующее:

а) индикаторы и сигнальные устройства должны быть сконструированы так, чтобы гарантировать их ясное и однозначное восприятие. Это относится в первую очередь к аварийным индикаторам и сигнальным устройствам. При этом следует учитывать интенсивность, длительность сигнала, цвет, форму, величину, контрастность, а также превышение над оптическим и звуковым фоном.

При сигнале тревоги воздействие усиливается, если звуковой и оптический сигналы действуют совместно;

б) чтобы избежать информационной избыточности, следует ограничить количество и типы индикаторов и сигналов, необходимых для выполнения задания, до необходимого минимума;

в) индикаторы и сигнальные устройства должны быть сконструированы так, чтобы предоставить оператору ясную и однозначную информацию, ненужной информации следует избегать;

г) индикаторы и сигнальные устройства должны быть расположены так, чтобы было возможно надёжное, однозначное и быстрое ориентирование и распознавание. При этом следует учитывать важность и частоту отдельных элементов информации, а также обратную связь в пределах рабочей задачи. Форма и содержание этой информации должны быть однозначны и хорошо известны оператору. Форма и изменяемость информации должны удовлетворять соответствующим требованиям.

2.3 Ораны управления

Органы управления и их функции должны быть сконструированы, выбраны и расположены так, чтобы они соответствовали фи зиологическим особенностям человека (особенно его возможностям движения) и частям его тела (рукам, пальцам, ногам или другим частям тела), которые участвуют в управляющих воздействиях. При этом, с моей точки зрения, следует учитывать скорость и точность усилий, а также требования к их приложению.

Правильная конструкция органов управления ведёт к уменьшению ошибок человека.

При конструировании следует учитывать следующее:

а) тип конструкции и расположение органов управления должны соответствовать рабочему заданию;

б) органы управления должны быть сконструированы и расположены так, чтобы свести до минимума опасность для здоровья и жизни оператора с учётом возможности несчастных случаев, часто ты использования и т.д.

Для ручных машин важнейшие органы управления должны быть расположены так, чтобы оператор мог на них воздействовать, не отпуская рукояток;

в) рабочий ход и рабочее противодействие органов управления необходимо выбирать в зависимости от рабочего задания и фи зиологических особенностей оператора, на основе биомеханических и антропометрических данных;

г) функции органов управления должны быть легко различи мы, чтобы избежать перепутывания с другими подобными или соседними органами управления;

д) расположение и движение органов управления, их действие и связанная с ними информация должны однозначно соответствовать друг другу;

е) органы управления, особенно устройства для пуска, должны быть выбраны, сконструированы и расположены так, чтобы исключить непредусмотренное воздействие;

ж) при смене оператором одной машины на другую, похожего типа и аналогичных функций, органы управления должны быть расположены так, чтобы исключить путаницу и уменьшить количество ошибок;

з) пульт управления должен быть сконструирован относительно формы, положения и блокировок так, чтобы исключить возможность человеческих ошибок;

и) количество органов управления должно быть сведено к необходимому минимуму. Органы управления должны быть расположены так, чтобы необходимые по рабочему заданию их положения достигались ясно и однозначно.

Чтобы этого достичь, следует учитывать последовательность расположения, важность и частоту отдельных движений.

3. Эргономика панели управления

3.1 Эргономика лицевой панели прибора

Предпочтительными бывают следующие формы: фронтальная, трапецеидальная, полукруглая. Для всех существуют единые требования:

1) Передняя панель должна находиться перпендикулярно плоскости взгляда;

2) Органы управления должны в поле доступа оператора

3) Предпочтительны ситуации, в которых доступ к органам управления осуществляется поворотом руки, кисти. Нежелательны ситуации, требующие поворота туловища.

4) Направление движения регулятора должно находиться в поле доступа человека-оператора.

Основой внешней конструкции любого устройства ЭВА является его ЛПУ.

Методика конструирования ЛПУ заключается в следующей последовательности проведения необходимых работ:

1. Анализ исходных данных для проектирования.

2. Набор комплектующих элементов.

3. Структурирование ЛПУ.

4. Эргономическое обеспечение ЛПУ.

5. Композиционная отработка ЛПУ.

6. Цветовая проработка и выбор варианта декоративного решения , т.е. по существу художественно-конструкторский анализ изделия ЭВА с ЛП.

Изложенная последовательность разработки ЛПУ обусловлена тем , что эстетический фактор не является превалирующим для большинства типов ЭВА.

Некоторое исключение составляет бытовая аппаратура , например калькуляторы. Поэтому эргономические требования занимают более высокое место по сравнению с эстетическими, так как они существенно влияют на быстродействие и безошибочность работы оператора , т.е. эксплуатационную надежность ЭВА. Поэтому порядок учета и приоритет требований должен быть однозначным.

Поскольку ТЗ обычно составляет сам разработчик ЭВА, то ему необходимо согласовать с заказчиком ЭВА характеристики внешних условий и особенности работы оператора, часто этот момент, к сожалению, забывается при составлении ТЗ как заказчиком, так и самими разработчиком. В последствии, эта недоработка вскрывается на этапе эксплуатации ЭВА.

Эргономические требования считаются граничными условиями, при которых в дальнейшем должен производиться поиск выразительного художественного решения (формы, композиции, цвета).

3.2 Анализ исходных данных для компоновки лицевой панели управления (далее - ЛПУ)

В качестве исходных данных для разработки ЛПУ для инженера-конструктора ЭВА обычно выступают следующие:

1. Техническое задание на разработку устройства ЭВА с указанием характеристик внешних условий и особенностей работы оператора.

2. Схема электрическая принципиальная , разработанная инженером-схемотехником с указанием на ней элементов индикации , управления и коммутации.

3. Описанию порядка работы с устройством (алгоритм подготовки устройства к работе и работа с устройством). Это описание должно составляется инженером конструктором совместно со схемотехником.

Компоновка лицевой панели начинается с формирования функциональных групп типа индикатор-регулятор-символ. Возможны три варианта их расположения: регулятор относительно индикатора слева, справа, снизу. Но при этом необходимо учитывать возможность работы оператора правой (в правой части панели) или левой рукой (в левой части панели). При воздействии на органы управления соответствующие индикаторы не должны перекрываться рукой. Надписи и символы располагаются над или между соответствующими регуляторами и индикаторами.

При работе человека с РЭС основное количество информации к нему поступает через зрение. Способность человека зрительно воспринимать информацию характеризуется полем зрения обоих глаз, остротой зрения, фокусировкой, способность изменять чувствительность глаза в зависимости от уровня освещенности - адаптацией, нацеливанием глаза в одну точку с помощью совместного действия глазных мышц и хрусталика, при переводе взгляда, цветным восприятием.

4. Эргономические требования к панелям управления на самолетах, автомобилях и не только

4.1 Эргономические требования для панелей управления

Рациональное размещение индикаторов, сигнали заторов и органов управления на рабочем месте оператора - важный фактор повышения его функциональной эффективности и надежности. От этого зависят быстрота определения состояния или положения воздушного судна (далее - ВС) и своевременное вмешательство оператора в работу системы или приведения ВС в требуемое положение в пространстве.

Расположение органов управления относительно сиденья оператора должно отвечать его основным статическим и динамическим антропологическим данным.

Рациональное оборудование рабочих мест предусматривает структурное соответствие расположения органов управления и сигнальных устройств, а не просто их близкое или досягаемое размещение.

На одном из самолетов устаревшей конструкции сигнальные лампы отказа двигателей размещались на щитке бортмеханика, а кнопки выключения двигателей и установки винтов во флюгерное положение - на потолке кабины. Это в некоторых случаях приводило к выключению пилотом исправного двигателя в: аварийной ситуации.

Применение комбинированных кнопок-ламп вместо раздельных сигнальных ламп и: выключателей позволило исключить подобные случаи размещение сигнализаторов (сигнальных табло) и органов управления должно определяться в соответствии с логикой деятельности оператора и обеспечивать удобство манипулирования.

Приборы и сигнализаторы должны быть размещены на приборной; доске так, чтобы каждый член экипажа в соответствии со своей основной функциональной задачей мог быстро воспринимать и осмысливать передаваемую - информацию при минимальной затрачиваемой на это энергии (повороты головы, туловища и т. д.). Наиболее важные приборы располагаются в поле центрального зрения пилота (АГД, УС, УГР, ВР), а приборы, эпизодического контроля (ЭМИ-Зк, РВ, СБС и т. д.) размещаются в поле периферического зрения.

Стандартные требования, предъявляемые НЛГСД к оборудованию кабин пилота самолетов, обеспечиваются типовым размещением отдельных групп индикаторов, сигнализаторов и органов управления по определенным зонам. При этом приборы по их важно сти делятся на группы. Для каждой из них выделяет ся специальная, эргономически обоснованная зона.

В левой части приборной доски размещаются, как правило, приборы, необходимые для полета по при борам и инструментального захода на посадку (СП).

Правая часть приборной доски обычно отводится для приборов контроля за работой силовых установок, топливной и других систем.

В нижней части при борной доски размещаются приборы контроля вспомогательных систем. Типовые зоны установлены так же для размещения органов управления самолетом и его отдельными агрегатами и системами.

Эргономические требования к органам управления предусматривают: согласование перемещения органов управления (ОУ) с изменением положения ВС или подвижного индекса на приборе; досягаемость оператора до ОУ; легкую распознаваемость и различимость ОУ; экономичность работы оператора с ОУ.

Известно, что 17% ошибок пилотов в США в приборном полете является следствием неправильной интерпретации направления движения пилотажных приборов.

В отечественной авиации, особенно в процессе летного обучения, может происходить отрицательный перенос навыков пилотирования ВС по при борам АГД-1 на ВС с авиагоризонтом типа АГБ-2.

Экспериментально установлено, что для рационального оборудования рабочего места пилота необходимо выполнять определенные правила. При перемещении рычагов вперед, вправо, вверх, от себя индексы приборов должны передвигаться по часовой стрелке, слева направо, снизу вверх, а при перемещении рычагов назад, влево, вниз, на себя - против часовой стрелки, справа налево, сверху вниз.

Досягаемость оператора до ОУ определяется с учетом средних антропологических данных летного состава. Местоположение штурвала, педалей пультов и других органов управления в пилотской кабине обусловливается многими факторами, в частности: частотой их использования, длительностью работы с ними при обязательном условии досягаемости при их полном отклонении.

Так ОУ, приводимые в действие всей кистью руки, рекомендуется располагать на рас стоянии не более 680 мм от плеча со стороны спины (оптимально -- 500 мм).

Эргономические требования предъявляются и к размерам внутрикабинного пространства, особенно для двух пилотов. Основное требование в этом случае - соблюдение расстояния между центральными осями кресел пилотов в пределах (1000±50) мм.

Органы управления должны быть легко опознаваемы и хорошо различимы при помощи определенных признаков, к которым относятся: форма, величина, местоположение, цвет и маркировка. Форма ОУ должна быть согласована с теми задачами, которые выполняет оператор.

Так, у четырехдвигательного самолета перед посадкой необходимо сбавлять мощность внутренних двигателей. Для облегчения работы пилота два средних рычага РУД имеют большую высоту, чем крайние, что предотвращает ошибку. Кроме того, РУДы, РУВы и другие рычаги органов управления имеют предохранительные упоры, ограничительные защелки, облегчающие пилоту установку заданных режимов, работы силовой установки и предупреждающие ошибочные действия на напряженных' этапах полета.

Расположение, форма и характер перемещения органов управления должны обеспечивать экономию рабочих движений оператора с приложением оптимальных усилий. При этом функционально взаимосвязанные ОУ (РУД - РУВ) должны располагаться рядом; главные органы управления размещают в наиболее доступных местах; при групповом расположении, органы управления следует располагать в по рядке их использования.

Эргономические требования к средствам сигнализации и индикации следующие: приборы и сигнализаторы, установленные на приборных досках, должны быть хорошо видимы и различимы в ночных и дневных условиях; показания приборов должны восприниматься членами экипажа без искажений и с достаточной степенью точности; средства отображения информации должны быть компактно сосредоточены; должны отвечать требованиям оперативности; обладать высокой надежностью; обеспечивать совмещение показаний индикаторов и визуально наблюдаемой обстановки.

За последние годы разработаны и внедряются современные средства отображения информации, та кие как: новые директорные приборы с большим объемом выдаваемой информации; индикаторы на лобовом стекле кабины пилота; планшеты и индикаторы навигационной обстановки; приборы с вертикальными шкалами для контроля параметров силовой установки и т. д.

В настоящее время новые пассажирские самолеты оснащаются многими из указанных приборов, что позволяет упростить работу экипажа, особенно пилотов, и повысить уровень безопасности полетов.

Перспективными средствами отображения информации являются цветные электронно-лучевые трубки (ин формационные дисплеи), голографические устройства, жидкие кристаллы (используются, в частности, в надшлемных визуализаторах) и т. д.

В настоящее время перспективной является система отображения ин формации на лобовом стекле кабины пилота. Такой индикатор может использоваться для быстрой оценки обстановки. Он выдает хорошо воспринимаемую, обобщенную, концентрированную и. минимально необходимую информацию. Кроме того, этот тип индикации освобождает пилота от необходимости переключения внимания "воздушная обстановка - приборы", так как контроль показаний индикатора непосредственно совмещен с визуальным пилотированием, что особенно важно при заходе на посадку в сложных метеоусловиях.

Сигнальная информация отображается с помощью различных сигнализаторов: визуальных, в виде световых табло, сигнальных ламп; слуховых, в виде звуковых сигнализаторов и речевых команд; смешанных визуально-звуковых устройств. При этом рекомендуется в одном блоке световых табло применять небо лее 5-6 сигналов. При большем их числе эффективность сигнализации снижается.

При использовании речевых команд речевой блок команды или рекомендаций не должен превышать 15 с.

Для мужских экипажей более эффективны речевые сигналы, подаваемые женским голосом в спокойном тоне. Для подачи срочных сигналов рекомендуется использовать смешанные сигнальные устройства. Для этого необходимо сочетание речевого сигнала или зуммера со световым, работающим в проблесковом режиме.

Важную роль в обеспечении высокой эффективности экипажа играют условия среды, в которой он работает.

Обеспечение комфорта при функциональной деятельности экипажа предусмотрено эргономическими требованиями, обязательными при проектировании и изготовлении ВС. Надежность экипажа снижается в условиях холода и в условиях жары; при сильном шуме и вибрациях; в темноте и при резком свете и т.д. В этих условиях быстро развивается утомление, снижается внимание, возрастает число ошибок.

Для предотвращения неблагоприятного влияния на экипаж внешних факторов необходимо обеспечить оптимальное значение параметров микроклимата в кабине пилота, к которым относятся: температура воздуха, влажность, ионный состав (ионизация воз духа, запахи), давление, ограничения перегрузок, вибраций, уровень шумовых воздействий, освещенность, цветовое оформление рабочих органов и средств отображения информации.

Рис. 1. Зоны внешних условий деятельности оператора

Зоны внешних условий деятельности оператора приведены на рис. 1.

Определенный интерес для рассмотрения представляет влияние наличия биологически активных веществ в воздухе и цветовое оформление рабочих мест на работоспособность экипажа.

Биологические активные вещества (БАВ), содержащиеся в воздухе, оказывают положительное влияние на работоспособность экипажа.

В частности, наличие БАВ растительного происхождения оздоравливает микроклимат, способствует интенсификации летной деятельности экипажа. Это показали эксперименты с использованием БАВ растительного происхождения (смесь эфирных масел, полыни, мяты перечной и др.), взятых в сочетании и дозах, близких к естественным.

Экспериментальные данные показывают прямую связь светоощущение и работоспособности оператора, которые могут как повышать, так и понижать работоспособность членов экипажа.

В частности, использование голубых и оранжевых цветов могут вызвать у человека пассивные эмоциональные состояния.

Так, например, ярко-голубой цвет изображения неба на авиагоризонтах затруднял работу с ними. Зеленые оттенки действуют успокаивающе, желтый цвет - активизирует внимание, красный цвет - мобилизует активность действий в случае опасности.

4.2 Эргономические требования к панелям управления автомобиля и не только

После установления границ рабочих зон разрабатывается рациональная компоновка отдельных элементов. При этом рекомендуется соблюдать следующие требования к органам управления:

- принимать их в минимальном количестве, а располагать в соответствии с последовательностью в работе (слева направо, сверху вниз);

- группировать и располагать с учетом функциональной значимости (наиболее важные и часто применяемые - в зонах наибольшей доступности);

- окрашивать в серый пли черный цвет, за исключением тех случаев, когда требуется цветовое кодирование;

- форма должна быть удобной, без острых углов;

- располагать органы управления так, чтобы не было их случайных сдвигов и срабатывания.

Требования к органам управления зависят от их назначения, условий применения, прикладываемых к ним усилий и др. При конструировании органов управления и других элементов рабочего места необходимо учитывать физические возможности человека, так как в аварийных ситуациях он может не справиться с мышечной нагрузкой, посильной для него в обычных условиях.

В качестве примера на рис. 7.7 и 7.8 приведены размеры поворотных ручек, педалей и необходимые при пользовании усилия.

Органы управления, особенно рукоятки, кнопки, педали, обычно унифицируются и должны кодироваться формой, цветом, символами, иначе пользование ими будет затруднительно. Например, известен случай, когда потерпели аварию несколько сотен иностранных военных самолетов лишь по той причине, что в критических ситуациях пилоты путали две близко расположенные одинаковые по форме ручки управления.

Механизированные рабочие места, кроме основного оборудования, включают такие важные элементы, как вспомогательное оборудование, технологическую и организационную оснастку, различные инструменты, транспортные средства, средства сигнализации, техники безопасности и др. Все эти элементы должны отвечать эргономическим требованиям, располагаться с учетом функциональной значимости, очередности и частоты использования, досягаемости и т. д.

Технологическая оснастка и инструменты должны строго соответствовать психофизиологическим и антропометрическим свойствам человека, способствовать максимальной экономии времени и затрат труда, быть удобными, гигиеничными и безопасными, экономичными в изготовлении.



Рис. 7.7. Размеры поворотных ручек (в мм) и прилагаемые к ним усилия

Форма рукояток инструмента также имеет немаловажное значение. Она должна соответствовать антропометрическим и биомеханическим характеристикам руки, способствовать выполнению операций при минимальных физических затратах. Материал рукояток должен отличаться низкой теплопроводностью, поверхность их должна быть нескользкой.

Организационная оснастка (емкости для хранения, приспособления для ухода за оборудованием и рабочим местом и т. д.) должна отвечать приемам работ, эргономическим требованиям, быть удобной, гигиеничной и безопасной в эксплуатации, простой в изготовлении.

На рабочем месте используются различные типы рабочих сидений: кресла оператора, стулья, табуретки, сиденья-опоры и др. Тип применяемого сиденья определяется характером трудовой деятельности. При этом должны' обеспечиваться оптимальные условия для использования на рабочем месте технических средств.

К сиденьям длительного пользования независимо от их назначения предъявляются следующие общие требования: должна быть обеспечена правильная и удобная рабочая поза, а также возможность менять ее; нормальное функционирование организма человека без болезненных ощущений; конструкции сидений должны позволять регулировать параметры (угол наклона спинки, высоту сиденья и спинки, при необходимости возможность вращения сиденья), учитывая требования безопасности; обивка сидений и спинок должна быть нескользящей, нетоксичной, воздухопроницаемой, влагоотталкивающей, т. е. отвечать гигиеническим требованиям.

Рис. 7.8. Размеры педалей: а - с плавной регулировкой (усилия 40-70 Н); б -тормозного типа (усилия 50-100 Н); в - размеры педалей и расстояние между ними



В автоматизированных системах "человек - машина", оснащенных средствами отображения информации, органами управления и вспомогательным оборудованием, на автоматизированных рабочих местах должны обеспечиваться быстрое и безошибочное восприятие информации, удобство пользования пультами и органами управления, оптимальные условия их эксплуатации, обслуживания и ремонта.

Для этого необходимо предусмотреть: рациональную организацию пространства; возможность занять удобную позу и сменить ее: необходимые связи операторов с аппаратурой, между самими операторами; оптимальные условия для выполнения записей, работы с документами и выполнения других функциональных обязанностей; хорошую обзорность.

Технические средства - дисплеи, аппаратура связи, пульты ввода данных - размещаются таким образом, чтобы были обеспечены условия для выполнения простых операций левой рукой (с целью снижения больших нагрузок на правую руку).

На автоматизированном рабочем месте основным функциональным элементом является пульт управления. При его проектировании и организации обслуживания должны учитываться многие эргономические требования (рис. 7.9).

При расположении органов управления и средств отображения информации на панелях пультов управления (рис. 7.10) должны учитываться приоритет, группировка в логические блоки и взаимосвязь между собой. Определяя приоритет, учитывают: частоту и степень использования органов управления и средств отображения информации; точность установки позиций органов управления, точность и скорость считывания показаний индикаторов; влияние ошибки считывания или запаздывания показаний при выполнении операций на надежность и безопасность работы системы; удобство манипулирования отдельными органами управления.

Рис. 7.10. Зоны досягаемости моторного поля рабочего места:

а - зоны досягаемости рук в горизонтальной плоскости; б - зоны размещения индикаторов и органов управления в горизонтальной плоскости;

1 - зона максимальной досягаемости; 2 - зона досягаемости пальцев при вытянутой руке; 3 - зона удобной досягаемости ладони; 4 - оптимальное пространство для грубой ручной работы; 5 - оптимальное пространство для тонкой ручной работы; 1' - для наиболее важных и часто используемых органов управления и средств отображения информации; 1” - для наиболее важных индикаторов; 2' - для нечасто используемых органов управления и средств отображения информации; 3' - для редко используемых органов управления; 4' - для вспомогательных органов управления вне пределов досягаемости и обзора из исходного рабочего положения

В случае расположения средств отображения информации на панелях пультов необходимо учитывать их обзорность с рабочего места, возможность легкого опознания, объединения в последовательные или функциональные группы, взаимосвязь индикаторов с органами управления.

При организации рабочих мест для группы операторов необходимо обеспечить оптимальные условия для коллективного пользования оборудованием и средствами отображения информации. Расположение рабочих мест и средств отображения информации коллективного пользования (экранов, табло, планшетов и т. д.) должно обеспечивать необходимое свободное пространство для эксплуатации оборудования, перемещения операторов, необходимые функциональные связи между ними, оптимальные углы обзора средств отображения информации.

Выбирая характер и вид графических средств информации, учитывают назначение информации, точность и время ее распознавания, расстояния считывания, уровень освещенности, цветовые характеристики, соответствие требованиям технической эстетики.

При расположении рабочих мест в кабинах необходимо обеспечить возможность быстрого занятия и освобождения в аварийных ситуациях рабочих мест, удобство положения туловища, отсутствие постоянного контакта тела человека с конструкциями кабины и механизмами. Кабины должны быть оборудованы лестницами, поручнями, подножками и т. д. Двери их должны легко закрываться и открываться.

Большое влияние на работоспособность человека оказывают различные факторы рабочей среды. Под рабочей средой рабочего места понимается совокупность физических, химических, биологических, социально-психологических и эстетических факторов внешней среды, которые воздействуют на работающего человека. Влияние этих факторов на человека изучает гигиена труда, тесно связанная с физиологией труда. Эргономика совместно с гигиеной труда определяет оптимальные значения факторов среды во взаимосвязи с социальными, техническими, организационными и другими аспектами труда.

При проектировании рабочего места необходимо принимать такие параметры среды, которые обеспечивают комфортные условия труда. Если это выполнить невозможно, то они как минимум должны укладываться в предельно допустимые нормы, установленные системой стандартов безопасности труда (ССБТ).

В производственных помещениях микроклиматические условия определяются в основном температурой в сочетании с влажностью и движением воздуха. Оптимальными условиями являются температура 20- 22° С, относительная влажность воздуха 30-60 %, скорость его движения не выше 0,2 м/с. Для рабочей зоны эти параметры рассчитываются с учетом периода года, категории работ, количества выделяемого в помещении тепла в соответствии с СН 245-71. Требования к воздуху помещений определяет ГОСТ 12.1.00576 "ССБТ. Воздух рабочей зоны. Общие санитарно-гигиенические требования".

Освещение помещений должно соответствовать ряду общих требований. При его проектировании, кроме правил и норм, необходимо учитывать широкий круг вопросов.

Одной из главных причин развития утомляемости и снижения работоспособности человека является шум. Характеристики и нормы данного фактора на рабочих местах даются в ГОСТ 12.1.00376 "ССБТ. Шум. Общие требования безопасности".

Неблагоприятное биологическое воздействие на человека оказывает вибрация, особенно при большой частоте и малой амплитуде колебаний. Предельно-допустимые нормы вибрации определяет ГОСТ 12.1.012-78 "ССБТ. Вибрация. Общие требования безопасности".

Изменения состояния человека (расстройства нервной системы, боли, нарушение сна и т. д.) вызываются химическими факторами. Общие требования безопасности при их наличии на рабочем месте устанавливает ГОСТ 12.1.00776 "ССБТ. Вредные вещества. Классификация и общие требования безопасности".

Для создания оптимальных условий труда необходимо иметь безопасное оборудование, что достигается за счет применения автоматизации и механизации, средств защиты, правильной цветовой окраски и т. д. Кроме того, должны применяться безопасные производственные процессы, способы транспортировки материалов, изделий и т. д.

Создание оптимальных условий труда невозможно без учета требований технической эстетики, которые должны рассматриваться во взаимосвязи с требованиями эргономики, техники безопасности, научной организации труда.

Требования технической эстетики реализуются при художественном конструировании всех элементов рабочего места - пространства, оборудования, инструмента, приспособлений, визуальной информации, цветовым решением интерьера и оборудования и другими средствами.

Применением методов художественного конструирования обеспечиваются новизна форм оборудования, гармоничность и целостность всей среды, уменьшается вредное психофизиологическое воздействие рабочей среды. Художественное конструирование рабочего места должно быть направлено на достижение композиционного единства всех элементов, гармоничности цветового решения, выразительности формы и графических изображений.

В целом художественное конструирование должно обеспечить единство эстетического и функционально-технического начала рабочего места.

Организация процессов труда, производства и управления им обусловливают учет и оптимальное решение всех требований, составляющих условия труда.

К ним относятся требования к орудиям и другим элементам рабочего места и технологическим процессам, которые определяются психофизиологическими свойствами человека, а также к обеспечению взаимодействия людей в системе управления, согласованию и распределению функций между человеком и машиной и т.п. Этими проблемами занимается инженерная психология, которая по своим задачам близка к эргономике.

Заключение

Обобщая сказанное, можно сделать вывод, что в процессе написания реферата мною было проанализированы различные панели управления и их характеристики.

Эргономическое обеспечение при проектировании панелей управления, прежде всего, направлено на повышение эффективности (производительности) системы человек - машина (СЧМ) и качества труда, безопасность эксплуатации и обслуживания, улучшение условий труда, сокращение сроков освоения систем, экономию затрат физической и нервно-психической энергии работающего человека благодаря максимально возможному согласованию технической части системы с возможностями и особенностями человека. При этом достигается значительный социально-экономический эффект, выражающийся в повышении привлекательности и содержательности труда, сохранении здоровья и поддержании высокой работоспособности, сокращении непроизводительных потерь рабочего времени, уменьшении затрат на предоставление льгот и компенсаций за работу в неблагоприятных условиях труда и т.п.

В общем виде эргономическое обеспечение проектирования панелей управления предусматривает необходимую автоматизацию и механизацию технических процессов, оптимальное распределение функций в системе, информационное взаимодействие человека с ее технической частью, рациональную конструкцию рабочего места и организацию трудовой деятельности, оптимальные для жизнедеятельности и работоспособности человека условия производственной среды при обязательном соблюдении техники безопасности.

Эргономическое обеспечение панелей управления включает следующие три основных описания, характеризующие СЧМ в их взаимосвязи и связи со средой: функциональное, морфологическое и информационное. Функциональное описание строится на основании критерия эффективности и целевой функции. Оно отражает процессы в системе на выходном уровне. Морфологическое описание отражает структурные свойства на уровне подсистем.

Список использованной литературы

1. Сергеев С.Ф. Инженерная психология и эргономика: Учебное пособие. М.: НИИ школьных технологий, 2008

2. https://ru.wikipedia.org/wiki/Операторская_панель

3. ГОСТ 23000-78 Система "человек-машина". Пульты управления. Общие эргономические требования. [Электронный ресурс]. http://docs.cntd.ru/document/1200012839 .

4. https://studfiles.net/preview/5376818/

5. Войненко В. М., Мунипов В. М. "Эргономические принципы конструирования". - К.: Тэхника, 1988.

6. Мунипов В.М., Зинченко В.П. "Эргономика: человекоорентированное проектирование техники, программных средств и среды". - М.: Логос, 2001.

...