Тема 2.1 Системы человек-машина

Системный подход предусматривает рассмотрение объектов во взаимосвязи и в развитии. В самом общем виде под системой следует понимать совокупность взаимосвязанных разнородных устройств (частей, подсистем, элементов), совместно выполняющих заданные функции в условиях взаимодействия с окружающей средой и с человеком-оператором.

           Сформулируем основные положения системного подхода:

1) Параметрическое описание, которое является простейшей формой научного анализа. Оно представляет собой исследование любого объекта, которое базируется на эмпирических наблюдениях, описание свойств, признаков и отношений исследуемого объекта к другим.

2) Структурное описание исследуемого объекта, которое выполняют после выявления параметров. Оно предусматривает переход к определению подэлементного строения исследуемого объекта. Основная задача состоит в том, чтобы установить взаимосвязи свойств, признаков, выявленных при параметрическом описании исследуемого объекта.

3) Функциональное описание исследуемого объекта, которое может быть выполнено исходя из функциональных зависимостей между параметрами (функционально-параметрическое описание) или частями объекта (функционально-структурное описание). Специфика состоит в том, что функция части объекта задается на основе характеристики всего объекта.

Проектирование электронных средств, их изготовление и эксплуатация всегда связаны с участием человека, который совместно с системами САПР, технологическими линиями изготовления ЭС и с конечным объектом проектирования образует систему (или ряд систем), которые получили название система «человек- машина» (СЧМ). Качество функционирования подобных систем во многом будет определяться знаниями, умениями, физиологическими, психическими и другими характеристиками человека (или группы людей), который является важным звеном систем и определяется термином «человек-оператор».

Под человеком-оператором следует понимать человека, ведущего трудовую деятельность, основу которой составляет взаимодействие с совокупностью технических средств в условиях соответствующей внешней среды, через посредство воспринимаемой им информации и органов управления, на основе представлений о целях и задачах трудовой деятельности.

Восприятие информации человеком-оператором осуществляется органами чувств, являющихся для него «входом». «Выходом» для человека-оператора служат органы речи и двигательные реакции, которые также несут в себе определенное количество информации. Наиболее задействованными в этом случае являются зрительный, слуховой и тактильный анализаторы. Управляющим выходом человека-оператора являются его двигательные реакции и речевые команды. Поэтому человек-оператор может быть представлен в виде сложной системы, предназначенной для приема, переработки, выдачи информации и управления, охваченной обратными связями.

Установлением взаимосвязи параметров человека и машины занимается эргономика (от греч. ergon – работа, nomos – закон) и ее раздел – инженерная психология.

Эргономика – научная дисциплина, комплексно изучающая человека (группу людей) в конкретных условиях его (их) деятельности, связанной с использованием машин (технических средств). Человек, машина и среда рассматриваются в эргономике как сложное, функциональное целое, в котором ведущая роль принадлежит человеку.

Инженерная психология – отрасль науки, изучающая деятельность человека в системе управления и контроля, его информационное взаимодействие с техническими устройствами этих систем. Объектом изучения инженерной психологии, в частности, являются сенсорный вход (органы чувств), моторный выход (двигательный аппарат) человека-оператора, процессы переработки информации в нормальных и критических условиях его жизнедеятельности.

При взаимодействии с электронными средствами необходимо учитывать следующие характеристики человека-оператора:

- антропометрические;

- физиологические;

- психофизиологические;

- психологические.

К антропометрическим показателям человека-оператора относятся геометрические пропорции его тела, которые необходимо учитывать при конструировании приборов, стоек, пультов управления ЭС. Антропометрические показатели определяют положение элементов индикации и управления, размеры пульта, размеры и форму рабочего кресла. Учет формы и размеров человеческого тела особенно актуален при проектировании сидений (когда выбираются форма и профиль сиденья, спинки, подлокотников), а также важен для обеспечения доступности к составным частям ЭС при выполнении монтажных, ремонтных и регламентных работ. Антропометрические показатели изменяются во времени и различаются в зависимости от пола, возраста, профессии, национальности человека-оператора.

К физиологическим показателям относятся силовые параметры различных органов движения человека.

К психофизиологическим показателям относятся скорость и темп движений частей тела, характеристики зрения. Эти показатели необходимо учитывать при выборе конструкции элементов управления (ручек, кнопок, тумблеров и т. д.), элементов индикации (цифровых табло и пр.).

Лекция 8