С помощью органов управления оператор в системе «человек – машина» осуществляет исполнительные (управляющие) воздействия. Типы органов управления, их количество и способы взаимного размещения следует выбирать с учетом особенностей движений человека, характера его функций в системе «человек – машина», последовательности и степени важности операций, требуемой точности и скорости работы.

По назначению органов управления все двигательные задачи можно разделить на четыре класса.

1. Операции включения, выключения и переключения. Манипулирование соответствующими органами управления строится по принципу простых реакций или реакций выбора, основной характеристикой которых является время реакции.

2. Двигательные задачи, заключающиеся в выполнении последовательного ряда повторяющихся движений, с помощью которых осуществляются операции кодирования и передачи информации. Характеристикой повторяющихся движений является их темп. По мере тренировки повторяющиеся движения становятся ритмичными.

3. Третий класс двигательных задач наблюдается при манипулировании с органами управления для настройки аппаратуры и точной установки управляемого объекта. В этом случае необходимо дозирование движений по их силовым, пространственным и временным параметрам в соответствии с некоторой заданной мерой. Основным фактором, определяющим их динамику, является точность дозировочных реакций.

4. Операции слежения за изменяющимися объектами. Задачи, выполняемые оператором в процессе движения, относятся к классу непрерывных перцептивно-моторных задач.

В физиологии труда разработаны и широко применяются на практике принципы экономии движений. Однако эти принципы в основном применимы для физического труда, они не являются главными в решении инженерно-психологических задач. Более того, их применение без учета закономерностей регуляции движений может привести к снижению эффективности управляющих действий. Эффективность действий оператора повышается при такой организации его моторного поля, которая обеспечивает оптимальные условия регуляции движений.

Проектирование органов управления имеет своей конечной целью обеспечение человеку возможности быстрого нахождения необходимого органа управления и выполнения требуемого действия с заданной точностью и в пределах допустимого времени. При решении этой задачи должны быть учтены также возможные конструктивные и технические ограничения. К их числу относятся размеры рабочей зоны (в некоторых случаях она может быть ограниченной, например в шахте, космическом корабле, самолете), возможные схемные решения аппаратуры, факторы внешней среды (например, во взрывоопасных помещениях недопустимо использование тех органов управления, при срабатывании которых образуется искрение, даже если они и являются предпочтительными по инженерно-психологическим или экономическим соображениям). Иными словами, при проектировании органов управления в системе «человек – машина» необходимо обеспечить единое выполнение технических и инженерно-психологических требований.

Органы управления в системе «человек – машина» используются для решения следующих задач: ввода командной (цифровой и логической) информации, установки требуемых режимов работы аппаратуры, регулировки различных параметров, вызова информации для контроля и т. п. Для решения этих задач используются различные типы органов управления, которые могут быть классифицированы по ряду признаков (рисунок 2).

Рисунок 2 – Классификация органов управления

По характеру выполняемых человеком движений различают:

1. Органы управления, требующие движений включения, выключения или переключения (нажатие кнопки, перемещение рычага, поворот ручки). Движения в этом случае простые, хотя двигательный акт складывается из довольно значительного количества микродвижений пальцев.

2. Органы управления, требующие повторяющихся движений: вращательных, нажимных, ударных (печатание перфокарт, работа на пишущей машинке или телеграфном аппарате, передача и кодирование информации). Значительную роль здесь играет темп движений; например, установлено, что максимальный темп вращения для ведущей руки составляет 4,83 оборота в секунду, для неведущей – 4,0 оборота в секунду. У опытных машинисток и телеграфистов можно заметить увеличенный темп работы за счет того, что они частично предугадывают сигналы.

3. Органы управления, требующие точных дозированных движений, например, для настройки и нацеленной установки параметр ров. Движения при этом дозируются по силовым, пространственным и временным параметрам.

По характеру перемещения органы управления могут быть линейными, вращающимися или смешанными. В зависимости от характерных движений рук органы управления разделяются на: требующие только движения пальцев; пальцев и кисти; пальцев, кисти и предплечья; пальцев, кисти, предплечья и плеча; пальцев, кисти, предплечья, плеча и плечевого сустава.

По назначению и характеру использования оператором органы управления разделяются на следующие группы:

оперативные(основные), используемые постоянно, для программного управления, установки режимов работы, длительного регулирования параметров системы, ввода управляющей и командной информации;

используемые периодически(обычно это вспомогательные органы управления для включения и выключения аппаратуры, периодического контроля ее работоспособности и выполнения других операций, не требующих высокой скорости управляющих воздействий);

используемые эпизодически, связанные с настройкой, калибровкой основной аппаратуры и регулировкой работы вспомогательного оборудования, регламентными работами, подключением к индикаторам датчиков измеряемых параметров и выполнением других эпизодических операций.

И, наконец, по конструктивному исполнению органы управления распределяются на целый ряд подгрупп: кнопки, тумблеры, рукоятки, штурвалы, селекторные переключатели, педали и т. п.

Приведенная классификация необходима для проведения сравнительной оценки различных видов органов управления, выбора из них наиболее предпочтительных для того или иного вида деятельности, выработки общих требований к данному типу органов управления.

При размещении ОУ и компоновки рабочего места оператора следует иметь в виду наиболее частые причины несчастных случаев:

- возможность оступиться или споткнуться;

- возможность поскользнуться;

- возможность удариться головой;

- возможность удариться об острые края и выступы;

- возможность зацепиться;

- исключить электрический удар;

- исключить возможность падения;

- перегрузки (ускорение, торможение, удары и вибрации и т.п. должны быть в поле зрения конструктора и не превышать пределов, переносимых человеком)

- располагать УО с учетом мер при пожарах ит.д.

Следует избегать такого расположения органов управления, при котором оператор может случайно задеть их или они могут нанести травму обслуживающему персоналу.

При компоновке СОИ и ОУ на рабочем месте исходят из следующих принципов:

1. Основная часть СОИ должна располагаться в центральном поле зрения. (Объекты, расположенные в центральном поле зрения, воспринимаются в среднем с надёжностью 0,8-0,9, а надёжность восприятия периферическим полем составляет 0,5 и ниже).

2. Расположение прибора должно быть симметричным.

3. Полное обеспечение последовательности считывания информации и очерёдность использования ОУ. Последовательно используемые ОУ нельзя располагать на разной высоте, так как это вызывает необходимость попеременно то поднимать, то опускать руки или часто наклоняться.

4. ОУ и функционально связанные с ним СОИ необходимо располагать вблизи друг от друга функциональными группами, т.е., чтобы ОУ или рука оператора при манипуляции не закрывали индикатора. При этом ОУ должны располагаться в соответствии с последовательностью действия, выполняемого оператором.

5. Очень часто используемые СОИ, требующие точного и быстрого считывания показаний, следует располагать в пределах 15 градусов в вертикальной и горизонтальной плоскостях от нормальной линии взора.

6. Часто используемые СОИ, требующие менее точного и быстрого считывания показаний, допускается располагать в пределах 30 градусов в вертикальной и горизонтальной плоскостях от нормальной линии взора.

7. Наиболее важные и очень часто используемые ОУ должны быть расположены оптимальной зоне моторного поля, ограниченной по горизонтали 30 градусов и расстоянием от переднего края рабочей поверхности 300 мм.

8. Менее важные и очень часто используемые ОУ должны быть расположены в зоне лёгкой досягаемости моторного поля, ограниченной по горизонтали 60 градусов и расстоянием от переднего края рабочей поверхности 400 мм.

9. Аварийный ОУ следует располагать в зоне досягаемости моторного поля. При этом необходимо предусмотреть специальные средства опознания и предотвращения от непроизвольного и самопроизвольного включения.

10. При выполнении работ двумя руками ОУ размещают таким образом, чтобы не было перекрещивания рук.

11. При выполнении работ стоя, организация рабочего места и конструкция оборудования должны обеспечивать прямое и свободное положение корпуса тела работающего или наклон его вперёд не более чем на 15 градусов.

12. Для обеспечения удобного, возможно близкого подхода к столу, станку или машине должно быть предусмотрено пространство для стоп размером не менее 150 мм по глубине, 150 мм по высоте и 530 мм по ширине

Таким образом средства отображения информации и органы управления должны располагаться на рабочем месте с учетом их важности, частоты использования, последовательности и логике действий, характера и конструктивных особенностей. И в заключении следует отметить, что проектирование систем «человек-машина» включает три стадии:

1. Техническое проектирование.

2. Художественное (дизайн).

3. Инженерно-психологическое.

Техническое проектирование предусматривает совокупность конструкторских документов, которые должны содержать окончательные технические решения, дающие полное представление об устройстве разрабатываемого изделия и исходные данные для разработки рабочей документации.

На стадии технического проектирования выполняются следующие работы:

· разработка базовой конструкции изделия;

· разработка модельной конструкции изделия;

· разработка технологии изготовления изделия.

Дизайн – специфическая сфера деятельности по разработке предметно- пространственной среды, а также жизненных ситуаций с целью придания результатам проектирования потребительских свойств, эстетических качеств, оптимизации и гармонизации их взаимодействия с человеком и обществом.

Художественное проектирование включает:

- индустриальный дизайн (продукция машиностроения, транспорт, вооружение, а также предметы потребления);

- графический дизайн;

- дизайн архитектурной среды;

- дизайн одежды и аксессуаров;

- арт-дизайн.

Инженерно-психологическое проектирование акцентирует внимание на:

- рациональном распределении функций между человеком и машиной;

- оптимизации информационного взаимодействия человека и техники:

а) за счет регулирования объема информационных потоков на основе учета психологических возможностей человека по скорости и точности приёма и переработки информации;

б) за счет оптимального конструирования органов управления и построения рабочих мест с учетом психомоторных особенностей и возможностей человека-оператора.