CC BY
7
chardsF. F., SloaneR. W., Haber E., Biochemistry (Wash.), 1967, v. 6, p. 476. — S t e v e n s M. A., Brit. J. industr. Med., 1967, v. 24, p. 189. — S i 1 v e r-s t e i п A. M., G e 1 1 P. G. H., Exp. Med., 1962, v. 115, p. 1053.—T г u h a u t R., Arch, environm Hlth., 1964, v. 8, p. 487.—de Week A. L., Frey J. R., Immunotole-rance to Simple Chemicals. New York, 1966.
Поступила 17/VII 1968 IV
УДК 613.6:621.316.345
О КРИТЕРИЯХ УСТРОЙСТВА И КОМПОНОВКИ РАБОЧИХ МЕСТ ОПЕРАТОРОВ В ЦЕНТРАЛИЗОВАННЫХ СИСТЕМАХ УПРАВЛЕНИЯ
Канд. мед. наук Г. И. Оксенгендлер (Ленинград)
Большое число специалистов обслуживает системы управления с источниками информации, скомпонованными на пультах, щитах, приборных досках и других панелях, предназначенных для осведомления оператора о параметрах работы агрегатов и механизмов и для целенаправленных ответных действий. При характеристике деятельности операторов обычно рассматривают следующие важнейшие элементы: сенсорное поле — источники осведомительной информации, моторное поле — средства передачи исполнительной информации, компоновку средств индикации и управления — взаимное расположение элементов сенсорного и моторного полей на панели. Помимо этого, для физиолого-гигиенической оценки работы оператора важное значение имеют положение, занимаемое им относительно пульта в целом и отдельных частей его, а также обусловленные этим зоны оптимального зрительного восприятия элементов сенсорного поля и границы досягаемости органов управления. Из других факторов, имеющих непосредственное отношение к деятельности оператора, необходимо учитывать показатели освещенности рабочего места, а также различного рода помехи (прежде всего шумовые), непосредственно влияющие на эффективность управления.
Рассмотрим основные научные сведения об элементах систем управления, накопленные отечественными и зарубежными исследователями, с точки зрения их значимости для производственных условий.
Как известно, средства индикации, с помощью которых передается информация от управляемого объекта к оператору, весьмд разнообразны. Сюда относятся стрелочные приборы, световые табло, сигнальные лампы, мнемосхемы, условные числовые и буквенные символы. Необходимые сведения оператор черпает также посредством восприятия звуковых (речевых) сигналов. При этом важнейшим элементом сенсорного поля его остаются стрелочные приборы, проблеме читаемости которых посвящены многочисленные исследования.
Большинство исследователей считает, что наименьшее количество ошибок оператор допускает при использовании индикатора, сконструированного по типу счетчика с показывающей частью в виде так называемого открытого окна с появляющейся в нем нужной частью ленточной шкалы. Помогают избежать ошибок также циркульные шкалы, которые имеют еще широкое распространение. Больше ошибок операторы допускают при использовании вертикальных шкал. Однако несмотря на большую безошибочность действий при считывании шкал типа открытого окна с цифрами, их использование ограничено, так как они не дают возможности оценивать промежуточные показатели между появляющимися в окне цифрами, а также динамику их изменений.
Важное значение для правильного считывания показаний приборов имеет их размер. Оптимальным считается диаметр шкалы 60—80 мм, особенно если наблюдение должно вестись не за изолированным прибором, а за целой группой приборов при среднем расстоянии от глаз оператора до рабочей поверхности, равном 70—80 см. Следует, однако, учитывать, что при компоновке большого количества приборов их величина ограничивается допустимыми размерами приборной доски. Кроме того, компактное размещение приборов меньшего диаметра облегчает зрительную работу оператора, так как ограничивает движение глаз и помогает целостному восприятию средств индикации. Эти обстоятельства особенно важно учитывать при конструировании систем управления в условиях дефицита площади и объема помещений (например, на транспорте).
Когда оператор рассматривает большую группу приборов, то для него во многих случаях весьма важно точное восприятие пределов нормальной работы управляемых механизмов, а не всей отсчетной части шкалы. Поэтому на индикационной части приборов целесообразно наносить в виде полосок яркого цвета критические положения; их следует помещать так, чтобы они были обращены к одной стороне панели, например кверху. Это особенно необходимо в отношении таких приборов, которые являются источниками командной информации, а также таких, за которыми оператор ведет постоянное наблюдение и показания которых учитываются при осуществлении операций. Здесь уместно отметить, что определение величины и направления отклонения стрелок будет наиболее точным и быстрым, если положения стрелок соответствуют интервалу между 9- и 12-часовым пунктом шкалы (Fitts с соавторами). Поэтому именно на данном участке шкалы целесообразно помещать указатели критических и аварийных ситуаций. Наконец, следует учитывать, что использование средств индикации и контроля будет улучшено, если все источники излишней и отвлекающей информации (не имеющие отношения к управлению надписи на шкалах, некоторые дублирующие индикаторы и др.) будут вынесены за пределы зоны восприятия.
Что касается органов управления, то общепринято, чтобы их устройство обеспечивало максимальную быстроту, удобство и безошибочность действий оператора. В частности, для повышения надежности управления необходимо конструировать рукоятки, маховички, рычаги и т. п. так, чтобы их движение совершалось в направлении отклонения стрелки индикатора (так называемый однонаправленный тип взаимодействия элементов сенсорного и моторного полей).
При управлении с помощью широко распространенных вращающихся манипуляторов наиболее целесообразно горизонтальное расположение оси органа управления перпендикулярно плоскости симметрии человека (Л. Н. Преснухин с соавторами). Если же управление ведется с помощью группы тумблеров-выключателей, кнопок и других подобных органов, то наиболее эффективной оказывается работа оператора тогда, когда эти манипуляторы располагаются в виде горизонтального ряда, и наименее эффективной — при расположении их по вертикали (Bradley и Wallis). Относительно характера самих управляющих движений установлено (North и Lomnicly; Gibbs, и др.), что точность управления с помощью нажимных движений (в частности, при использовании кнопочных манипуляторов) значительно выше, чем с помощью перемещений манипуляторов, и что вращательные движения более точны, чем движения вытягивающие и втягивающие.
При использовании оператором большого количества органов управления для их быстрого и точного опознавания серьезное значение приобретает тактильно-кинестетическая сигнализация. В связи с этим усилие в известных пределах мышечно-суставной чувствительности за счет некоторого увеличения сопротивления при управляющих движениях приведет к повышению точности работы операторов (Л. Н. Преснухин с соавторами;
•СЬарагш с соавторами, и др.)- Так, установлено, что если диаметр органа управления (маховичка-клапана) не превышает 75 мм, то наиболее оптимальный момент силы при его использовании составляет 0,5 кг/дм. Меньшее усилие снижает точность манипулирования, большее—затрудняет плавность движения при медленном вращении клапана.
Рабочая поза оператора оказывает существенное влияние на эффективность его деятельности. Наиболее рациональна для него работа в сидячей позе 1 со строго вертикальным (но не напряженно скованным) положением туловища; это обеспечивает собранность тела и постоянную готовность к немедленным действиям. Следует учитывать также, что однообразие позы само по себе является утомительной из-за длительной статической нагрузки на одни и те же группы мышц. Поэтому во время работы желательны периодические наклоны туловища, а при ненапряженных ситуациях вообще показана расслабленная поза, при которой оператор ведет наблюдение за индикаторами, откинувшись на спинку сидения и изменив положение ног. Считают (И. М. Волкова с соавторами; В. И. Медведев), что самым удобным для оператора является мягкое вращающееся сидение со спинкой и подлокотниками. Очень важно сконструировать кресло так, чтобы его спинка и сидение регулировались в соответствии с ростом сидящего на нем работника. Регулируя высоту сидения и положение спинки кресла, оператор может опытным путем найти наиболее удобное для себя положение относительно приборной панели.
Совершенно очевидно, что если устройство и расположение органов управления не имеют логической связи со средствами индикации, то это будет способствовать нарушениям сенсорно-моторной координации, возникновению ошибочных действий и снижению скорости работы оператора. Поэтому разработка критериев рациональной компоновки средств управления имеет большое практическое значение.
Взаимное расположение на панели управления зоны восприятия и зоны действия с точки зрения правильной компоновки централизованных систем управления служило предметом многих исследований (А. И. Леонтьев и К- М. Гуревич; В. Н. Пушкин; Б. Ф. Ломов; СИарагиз, и др.). При этом наиболее целесообразным считается пространственное объединение элементов сенсорного и моторного полей, так как даже при высокоразвитом автоматизме оператор должен контролировать зрением каждое свое действие. По нашему мнению, вопрос о взаиморасположении сенсорных и моторных элементов должен решаться с учетом логичности компоновки и количества функционально взаимосвязанных средств индикации и манипуляторов, общих размеров пульта и других факторов. Чтобы установить, какое пространственное размещение элементов управления обеспечивает наилучшие условия приема информации, нужно (П. А. Кудин и Б. Ф. Ломов, и др.) установить оптимальный маршрут восприятия сигналов и ответных действий, их частоту и последовательность, в соответствие с которыми и следует привести расположение индикаторов и манипуляторов на приборной доске. В свою очередь это позволит уяснить характер и величину нагрузки, которая падает на отдельные анализаторы специалиста при выполнении им важнейших операций, а также оценить его работу сточки зрения ее логической сложности 2. Такая физиологическая оценка рабочего процесса дает необходимый предварительный материал для рационального обучения и профессионального отбора специалистов-операторов.
Что касается оптимальных геометрических размеров приборной доски, то они основываются на величинах различных зон поля зрения оператора в зависимости от удаления глаз оператора от панели управления. Были вы-
1 Необходимо вместе с тем учитывать, что в положении сидя скрытый период двигательной реакции несколько длиннее (М. Р. Могендович), а скорость работы с органами управления меньше (Л. Н. Преснухин с соавторами), чем в положении стоя.
2 О методической стороне подхода к этой проблеме см., например, статью Г. И. Оксен-гендлера и Г. М. Зараковского (Гигиена и санитария, 1964, № 11).
6 Гигиена и санитария № 3
81
делены (А. Ф. Пахомов и А. М. Измаильцев) 2 области приборной панели: на первой из них оператор видит периферическим зрением стрелки всех приборов, а на второй не видит ни положения стрелок, ни самих приборов. Поэтому если в первой зоне для перевода прибора в область центрального зрения достаточно лишь установочных движений глаз, то во второй зоне чтению показаний приборов предшествуют поисковые движения глаз. Отсюда вытекает, что по мере удаления приборов от центра панели время восприятия их показаний будет значительно увеличиваться. Совершенно очевидно, что те индикационные устройства, за которыми оператор ведет непрерывное наблюдение и по показаниям которых осуществляет важнейшие действия, должны обязательно размещаться в первой зоне, а во второй целесообразно разместить остальные приборы .и сигнализирующие устройства, если они не могут быть помещены в первой зоне.
Определение границ досягаемости точек пространства, до которых оператор может достать рукой при неподвижном туловище, позволяет решить вопрос о месте расположения органов управления на панели. При этом принято выделять (Stellar), с одной стороны, нормальную сферу досягаемости (дуги, описываемые кистью руки при ее движении в локтевом суставе), а с другой — максимальную сферу досягаемости (дуги, описанные кистью руки при ее движении в плечевом суставе). В первой зоне должны размещаться те органы управления, которые используются непрерывно, остальные помещаются во второй зоне. Что касается оптимальных размеров зон досягаемости органов управления, то они определяются на основе учета стандартных антропометрических измерений (для человека среднего роста) и расстояния, которое оператор может охватить рукой по горизонтальной и вертикальной поверхности.
Известно, что глаз не способен мгновенно вновь адаптироваться к различной освещенности, в связи с чем при неодинаковой освещенности близко расположенных приборов будет страдать как точность, так и быстрота считывания их показаний. Следовательно, необходимо, чтобы индикационные части приборов, расположенных на одной панели, имели одинаковую освещенность. Кроме того, весьма важно, чтобы глаза не подвергались неблагоприятному воздействию прямой и отраженной блескости. Последняя, как известно, снижает различительную чувствительность глаза и восприятие глубины, причем зрительная работоспособность терпит известный ущерб в течение некоторого времени и по прекращении действия бле-ского источника на глаз из-за появления зрительных последовательных образов. Поэтому для того, чтобы в глаза не попадали световые лучи, следует при размещении светильников и выборе арматуры предусматривать достаточную величину так называемых защитных углов, определяемых посредством учета взаиморасположения источника света, оператора и элементов приборной панели.
Для увеличения точности и скорости восприятия показания приборов, прежде всего наиболее важных, целесообразна внутренняя подсветка шкал. Но одновременно нужно сохранять и общее освещение как приборной доски, так и рабочего помещения, что будет способствовать раздражению периферических отделов сетчатки, а это в свою очередь улучшит остроту центрального зрения. Если операторам предстоит работать в затемненном помещении, то в целях сокращения времени темновой адаптации органа зрения рекомендуется 1 применять для наружного освещения красный свет.
Побочное воздействие шума на орган слуха оператора служит серьезной помехой, так как может частично или полностью маскировать речевые (звуковые) сигналы и акустические характеристики работы управляемого агрегата. Б. Ф. Ломов приводит данные, согласно которым речевые сигналы должны превышать шумы по интенсивности примерно на 6 дбг чтобы быть понятными при работе в шумном помещении. Поэтому справед-
1 Submarine Medicine practice. Washington, 1956.
ливосчитают, что данную величину надо учитывать при конструировании систем, передающих речевые сигналы, в частности трансляционных устройств. Для того чтобы на фоне сильного шума лучше разобрать речь, рекомендуется закрывать уши ватой, применять антифоны. При этом с одновременным уменьшением на одну и ту же величину интенсивности воспринимаемых речевого сигнала и шума различимость речи возрастает х.
Резюмируя сказанное, можно выделить основные физиолого-гигиени-ческие рекомендации, касающиеся оценки и разработки оборудования и компоновки рабочих мест операторов в централизованных системах управления. Сюда относятся: конструирование и установка таких индикационных устройств, которые обеспечили бы максимальную быстроту и точность получения зрительной информации (рациональное устройство, а также выбор оптимальной величины и формы приборов, создание возможностей их быстрого различения, устранение источников отвлекающей информации и т. д.); создание органов управления, которые обеспечивали бы наибольшую скорость и точность ответных действий, способствовали облегчению и удобству работы оператора и соответствовали средним антропометрическим данным (оптимальные размеры и форма, простота управления, небольшая величина прилагаемого усилия и амплитуды движений и т. д.); взаимное расположение элементов управления с учетом их функциональной и логической связи, важности при управлении, а также возможности зрительного восприятия и досягаемости (учет общих размеров приборной панели и размещения оператора, определение размеров зон сенсорного и моторного полей, группировка средств управления по степеням важности, анализ последовательности и частоты обращаемости к ним и т. д.); создание достаточной и равномерной освещенности рабочих поверхностей при одновременном исключении неблагоприятного влияния на орган зрения прямой и отраженной блескости, а также сведение до минимума неблагоприятного влияния шумовых помех.
Нам представляется, что все это поможет практическому врачу оценить с физиолого-гигиенической точки зрения рабочую деятельность специалистов-операторов в целях повышения эффективности их труда.
ЛИТЕРАТУРА
Волкова И. М., Ильина Г. Н., КучевскаяН. В. и др. В кн.: Проблемы инженерной психологии. Л., 1965, в. 2, с. 261. — К у д и н П. А., Ломов Б. Ф. Там же, с. 253. — Леонтьев А. И., Г у р е в и ч К. М. Тезисы докл. на 1-м съезде О-ва психологов. М., 1959, в. 1, с. 165. — Ломов Б. Ф. Человек и техника. М., 1966. — Медведев В. И. Физиологические основы работы оператора. Л., 1965.—М о г е н-д о в и ч М. Р. Труды Пермск. ин-та, 1957, в. 26, с. 3. — П р е с н у х и н Л. Н., С е-ребровский Л. А., Ю д и и Д. Б. Основы теории и проектирования приборов управления. М., 1960.—Пушкин В. Н. Вопр. психол., № 6, 1960, с. 39.—Bradley J. V., W а 1 1 i s R. A., Eugng. and Industr. Psychol., 1959, v. 1, p. 104,— С h a-panisA., Garner W. R., Morgan С. Т. Цит. Б. Ф. Ломов. — N о г t h J., Lomnicky L. Цит. Б. Ф. Ломов.
Поступила 18/V 1967 г.
1 Мы рассматриваем шум как источник помех, но не касаемся его общего неблагоприятного влияния на организм.
