Файл: Литература 25 Краткая история развития эргономики 27.doc
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 12.12.2023
Просмотров: 1015
Скачиваний: 1
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
СОДЕРЖАНИЕ
Эргономика и ее место в системе наук
Краткая история развития эргономики
Принципы эргономического анализа трудовой деятельности
5. Эргономические основы проектирования техники
Эргономические основы организации рабочего места
Оптимизация средств и систем отображения информации
Оптимизация рабочих движений и органов управления
Учет факторов среды при оптимизации системы «человек—машина»
хронометраж как отдельных периодов работы, так и рабочего дня в целом, в разные смены, дни недели и т. п.
Как и любому методу объективного исследования, проведению хронометража предшествует специальная подготовка, заключающаяся в определении и изучении трудовых операций. Главная предпосылка правильного проведения хронометража состоит в выделении операций.
Одной из разновидностей хронометража является хронография, заключающаяся в графическом способе фиксации временных характеристик. В условиях производства с помощью хронографии анализируются состояние и динамика двигательной и сенсорной активности человека в процессе труда.
Объектом исследования при хронографировании могут служить рабочие движения (скорость, направление, амплитуда) и рабочая поза, число зрительных, слуховых и тактильных обращений к объекту труда, средствам предъявления информации т. п.
Содержание методов исследования движений определяется, с одной стороны, совокупностью параметров, характеризующих процесс реализации движения, а с другой — способами регистрации этих параметров.
Выделение комплекса параметров, описывающих процесс реализации движения, связано в первую очередь с выбором определенной концептуальной модели, описывающей работу двигательной системы (биомеханическая модель, физиологическая модель нервно-мышечного аппарата и др.). Осознание этого обстоятельства позволяет наметить подход к классификации методов исследования движений. Так, кинематические (характеристики пространственного перемещения) и динамические (силовые) параметры движений и способы их регистрации связаны с разработкой биомеханической модели двигательной системы, а электромиографические методы исследования обязаны своим существованием разработке физиологической модели нервно-мышечного аппарата.
Характеристику методов исследования движений следует начать с циклограммы, которая представляет собой фотосъемку движения на неподвижную пластинку. Для этого на подвижных частях тела испытуемого укрепляются светящиеся метки или электрические лампочки. Перед фотоаппаратом помещается обтюратор с определенной частотой, закрывающий объектив. На фотопластинке фиксируются последовательные положения лампочек, которые перемещаются в процессе выполнения движения вместе с кинематическими звеньями исследуемого тела. Для регистрации сложных циклических действий этот способ не применим. При кимоциклографии фотопленка, на которой фиксируется информация о перемещении лампочек, равномерно и медленно перемещается. В этом случае циклические действия растягиваются на регистрирующей пленке. Описанные методы циклографии и кимоциклографии предназначены для плоскостной регистрации перемещений.
Для исследования пространственных перемещений применяются различные модификации вышеупомянутых методов: стереоскопическая съемка, т. е. съемка двумя объективами с параллельными оптическими осями, съемка объективами с конвергирующими оптическими осями и др. Используется также «зеркальная методика», позволяющая получать снимки объекта с двух различных точек зрения при помощи одного фотоаппарата и одного обтюратора. В объектив фотоаппарата попадают два изображения одного и того же исследуемого объекта: одно—непосредственно от объекта, а второе — отраженное под определенным углом через зеркало. Этот метод обеспечивает большую точность пространственных измерений и удобство анализа экспериментального материала.
Анализ циклограммы является достаточно трудоемким процессом. Для анализа перемещения различных точек тела в пространстве пользуются методами фотопромеров и номограмм.
В первом случае негативы циклограмм печатаются при помощи увеличителя на фотобумаге. Тем же путем на позитив накладывается миллиметровая или полумиллиметровая сетка, что значительно облегчает работу с материалом и повышает точность измерения. Метод номограмм позволяет значительно упростить определение всех трех пространственных координат зеркальных циклофотодокументов.
С помощью метода циклографии можно проводить достаточно тонкий анализ некоторых двигательных актов. Разработана методика циклографирования движений руки при гаптическом (вслепую) прохождении лабиринта, на основании которой удалось дифференцировать ориентировочно-исследовательские движения руки от исполнительных. Пользуясь циклографической регистрацией, в составе осязательных движений руки выделили движения, выполняющие функции построения образа и опознания. В этих случаях движения также регистрировались в одной плоскости.
Существует еще ряд методов, используемых при исследовании различных двигательных задач. К ним следует отнести методы измерения напряженности магнитных и электромагнитных полей, тензометрический, голографический, радиолокационный и др. Метод измерения напряженности магнитных и электромагнитных полей применяется для исследования сравнительно малоамплитудных и угловых перемещений. Тензометрический метод, как и гониографический (о последнем будет более подробно сказано ниже), используется для макро- и микроугловых измерений. Особенно широкое применение получила тензометрическая методика для измерения макроизменений суставного угла при исследовании тремора. Телевизионный, голографический и радиолокационный методы в настоящее время еще не нашли должного развития в области исследования движений. Телевидение используется в основном как индикационное устройство. Это связано с тем, что получение с телесистем пространственных параметров в виде электрических сигналов, удобных для анализа перемещений объекта, представляет определенные трудности. Преодоление последних идет по пути широкого внедрения ЭВМ в область эргономических исследований. Методы голографии и радиолокации используются пока довольно редко, хотя и являются весьма перспективными. Пожалуй, самым удобным и распространенным методом для измерения угловых перемещений является гониография. Гониография, дающая показания об изменениях пространственного положения сочленения кинематической цепи, используется для целей искусственной обратной связи. Однако получение электрических сигналов, адекватных пространственному перемещению конечной точки открытой кинематической цепи, оснащенной гониометрическими датчиками, представляется достаточно сложной технической задачей. Поэтому применение этого метода при исследовании пространственных перемещений изучаемого объекта существенно ограничено.
В арсенал методических средств исследования исполнительной деятельности входят и специальным образом организованные экспериментальные ситуации. Последние включают в себя различные переменные, которые можно рассматривать в качестве существенных условий, определяющих выполнение двигательных задач. Одной из широко распространенных экспериментальных ситуаций, применяемых в исследованиях исполнительной деятельности, является слежение.
Применительно к исследованию исполнительной деятельности человека ситуация слежения может рассматриваться в двух планах: как лабораторная модель различных видов практической деятельности человека (работа оператора РЛС, управление различными транспортными средствами и др.) и как экспериментальный прием решения некоторых теоретических проблем, возникающих при анализе двигательного поведения.
В ситуации слежения испытуемому предлагается совершать движение, параметры которого (скорость, направление, амплитуда, время) должны удовлетворять параметрам движущейся цели, с которой согласуется собственно движение испытуемого. Специфика ситуации слежения (в отличие от «точностной задачи» и задачи «сохранения постоянства» параметров движения) состоит прежде всего в том, что в данном случае двигательное поведение испытуемого жестко детерминировано практически по всем параметрам движения.
Для описания слежения обычно употребляют несколько следующих терминов: задающий или эталонный объект (или «цель») — объект, закон движения которого задается посредством определенной входной функции. Управляемый объект (или «курсор»)—это объект, которым управляет испытуемый, воздействуя на орган управления. В движении управляемого объекта (выходная функция) реализуется двигательное поведение испытуемого в заданной ситуации.
Задача слежения, таким образом, состоит в том, чтобы значение выходной функции точно соответствовало значению входной функции в соответствующий момент времени, а испытуемый должен на основе воспринятой информации выработать корректировочное воздействие, устраняющее рассогласование со значениями входной и выходной функции. В зависимости от того, насколько жестко детерминировано двигательное поведение испытуемого и какую информацию о слежении он получает, выделяют два класса переменных, определяющих ситуацию слежения.
Первый класс переменных связан с типом используемой входной функции, который определяется, прежде всего, характером динамики входной функции во времени. Различают непрерывную и дискретную задачи слежения. При непрерывном слежении параметры входной функции непрерывно изменяются во времени. Если же значения входной функции изменяются в отдельные моменты времени «скачками», то мы имеем дело с задачей дискретного слежения.
Второй класс переменных связан с характером информации о ходе решения задачи слежения. В зависимости от того, движется Цель или она неподвижна, различают соответственно преследующее и компенсаторное сложение. В случае преследующего слежения испытуемый получает информацию трех видов: о движении цели, о собственном движении «преследования» цели и о рассогласовании (или об ошибке) положения цели и курсора. В ситуации компенсаторного слежения цель неподвижна, а испытуемый должен на ней удерживать управляемый объект, который подвер-гается возмущающим воздействиям и отклоняется от требуемого положения. В этом случае информация о собственных регулирующих воздействиях на управляемый объект и характеристики входной функции неразличимы. При решении задачи используется только информация о величине отклонения курсора относительно цели.
В зависимости от прикладной или теоретической направленности изучения слежения по-разному формировались основные задачи исследования и конструировались специфические экспериментальные процедуры, предполагающие, в частности, реализацию определенного вида слежения. Так, при использовании слежения как прикладного метода, как правило, применялось и применяется компенсаторное слежение. Это объясняется прежде всего тем, что основной интерес в этом случае направлен на анализ различных переменных, оказывающих влияние на величину рассогласования между положением задающего и управляемого объектов, и перемещение органа управления с целью минимизации ошибки. Поэтому желательно максимально упростить экспериментальную процедуру и исключить из рассмотрения влияние «избыточных» каналов информации на процесс решения задачи. Напротив, в случае применения слежения для анализа теоретических проблем (например относительно роли эфферентных систем в регуляции движений) богатство информационного поля в ситуации преследующего слежения обеспечивает более широкие возможности.
Использование слежения как средства анализа исполнительной деятельности предполагает выбор и моделирование в экспериментальных условиях (или в условиях обучения операторов при работе на тренажерах) различных переменных, обусловливающих процесс решения двигательной задачи. Среди таких переменных слежения наиболее распространены: временная задержка (т. е. интервал времени между управляющим воздействием и изменением регулируемой величины на входе), одновременное управление несколькими параметрами (многостепенное управление), в том числе и взаимозависимыми, манипулирование зрительной обратной связью (прерывание, инвертирование), дополнительная задача. Введение указанных переменных, а также использование различных видов слежения в сочетании с другими методами анализа движений обеспечивает решение широкого круга прикладных и теоретических задач.
Как и любому методу объективного исследования, проведению хронометража предшествует специальная подготовка, заключающаяся в определении и изучении трудовых операций. Главная предпосылка правильного проведения хронометража состоит в выделении операций.
Одной из разновидностей хронометража является хронография, заключающаяся в графическом способе фиксации временных характеристик. В условиях производства с помощью хронографии анализируются состояние и динамика двигательной и сенсорной активности человека в процессе труда.
Объектом исследования при хронографировании могут служить рабочие движения (скорость, направление, амплитуда) и рабочая поза, число зрительных, слуховых и тактильных обращений к объекту труда, средствам предъявления информации т. п.
§4. Методы исследования исполнительной и познавательной деятельности
Содержание методов исследования движений определяется, с одной стороны, совокупностью параметров, характеризующих процесс реализации движения, а с другой — способами регистрации этих параметров.
Выделение комплекса параметров, описывающих процесс реализации движения, связано в первую очередь с выбором определенной концептуальной модели, описывающей работу двигательной системы (биомеханическая модель, физиологическая модель нервно-мышечного аппарата и др.). Осознание этого обстоятельства позволяет наметить подход к классификации методов исследования движений. Так, кинематические (характеристики пространственного перемещения) и динамические (силовые) параметры движений и способы их регистрации связаны с разработкой биомеханической модели двигательной системы, а электромиографические методы исследования обязаны своим существованием разработке физиологической модели нервно-мышечного аппарата.
Характеристику методов исследования движений следует начать с циклограммы, которая представляет собой фотосъемку движения на неподвижную пластинку. Для этого на подвижных частях тела испытуемого укрепляются светящиеся метки или электрические лампочки. Перед фотоаппаратом помещается обтюратор с определенной частотой, закрывающий объектив. На фотопластинке фиксируются последовательные положения лампочек, которые перемещаются в процессе выполнения движения вместе с кинематическими звеньями исследуемого тела. Для регистрации сложных циклических действий этот способ не применим. При кимоциклографии фотопленка, на которой фиксируется информация о перемещении лампочек, равномерно и медленно перемещается. В этом случае циклические действия растягиваются на регистрирующей пленке. Описанные методы циклографии и кимоциклографии предназначены для плоскостной регистрации перемещений.
Для исследования пространственных перемещений применяются различные модификации вышеупомянутых методов: стереоскопическая съемка, т. е. съемка двумя объективами с параллельными оптическими осями, съемка объективами с конвергирующими оптическими осями и др. Используется также «зеркальная методика», позволяющая получать снимки объекта с двух различных точек зрения при помощи одного фотоаппарата и одного обтюратора. В объектив фотоаппарата попадают два изображения одного и того же исследуемого объекта: одно—непосредственно от объекта, а второе — отраженное под определенным углом через зеркало. Этот метод обеспечивает большую точность пространственных измерений и удобство анализа экспериментального материала.
Анализ циклограммы является достаточно трудоемким процессом. Для анализа перемещения различных точек тела в пространстве пользуются методами фотопромеров и номограмм.
В первом случае негативы циклограмм печатаются при помощи увеличителя на фотобумаге. Тем же путем на позитив накладывается миллиметровая или полумиллиметровая сетка, что значительно облегчает работу с материалом и повышает точность измерения. Метод номограмм позволяет значительно упростить определение всех трех пространственных координат зеркальных циклофотодокументов.
С помощью метода циклографии можно проводить достаточно тонкий анализ некоторых двигательных актов. Разработана методика циклографирования движений руки при гаптическом (вслепую) прохождении лабиринта, на основании которой удалось дифференцировать ориентировочно-исследовательские движения руки от исполнительных. Пользуясь циклографической регистрацией, в составе осязательных движений руки выделили движения, выполняющие функции построения образа и опознания. В этих случаях движения также регистрировались в одной плоскости.
Существует еще ряд методов, используемых при исследовании различных двигательных задач. К ним следует отнести методы измерения напряженности магнитных и электромагнитных полей, тензометрический, голографический, радиолокационный и др. Метод измерения напряженности магнитных и электромагнитных полей применяется для исследования сравнительно малоамплитудных и угловых перемещений. Тензометрический метод, как и гониографический (о последнем будет более подробно сказано ниже), используется для макро- и микроугловых измерений. Особенно широкое применение получила тензометрическая методика для измерения макроизменений суставного угла при исследовании тремора. Телевизионный, голографический и радиолокационный методы в настоящее время еще не нашли должного развития в области исследования движений. Телевидение используется в основном как индикационное устройство. Это связано с тем, что получение с телесистем пространственных параметров в виде электрических сигналов, удобных для анализа перемещений объекта, представляет определенные трудности. Преодоление последних идет по пути широкого внедрения ЭВМ в область эргономических исследований. Методы голографии и радиолокации используются пока довольно редко, хотя и являются весьма перспективными. Пожалуй, самым удобным и распространенным методом для измерения угловых перемещений является гониография. Гониография, дающая показания об изменениях пространственного положения сочленения кинематической цепи, используется для целей искусственной обратной связи. Однако получение электрических сигналов, адекватных пространственному перемещению конечной точки открытой кинематической цепи, оснащенной гониометрическими датчиками, представляется достаточно сложной технической задачей. Поэтому применение этого метода при исследовании пространственных перемещений изучаемого объекта существенно ограничено.
В арсенал методических средств исследования исполнительной деятельности входят и специальным образом организованные экспериментальные ситуации. Последние включают в себя различные переменные, которые можно рассматривать в качестве существенных условий, определяющих выполнение двигательных задач. Одной из широко распространенных экспериментальных ситуаций, применяемых в исследованиях исполнительной деятельности, является слежение.
Применительно к исследованию исполнительной деятельности человека ситуация слежения может рассматриваться в двух планах: как лабораторная модель различных видов практической деятельности человека (работа оператора РЛС, управление различными транспортными средствами и др.) и как экспериментальный прием решения некоторых теоретических проблем, возникающих при анализе двигательного поведения.
В ситуации слежения испытуемому предлагается совершать движение, параметры которого (скорость, направление, амплитуда, время) должны удовлетворять параметрам движущейся цели, с которой согласуется собственно движение испытуемого. Специфика ситуации слежения (в отличие от «точностной задачи» и задачи «сохранения постоянства» параметров движения) состоит прежде всего в том, что в данном случае двигательное поведение испытуемого жестко детерминировано практически по всем параметрам движения.
Для описания слежения обычно употребляют несколько следующих терминов: задающий или эталонный объект (или «цель») — объект, закон движения которого задается посредством определенной входной функции. Управляемый объект (или «курсор»)—это объект, которым управляет испытуемый, воздействуя на орган управления. В движении управляемого объекта (выходная функция) реализуется двигательное поведение испытуемого в заданной ситуации.
Задача слежения, таким образом, состоит в том, чтобы значение выходной функции точно соответствовало значению входной функции в соответствующий момент времени, а испытуемый должен на основе воспринятой информации выработать корректировочное воздействие, устраняющее рассогласование со значениями входной и выходной функции. В зависимости от того, насколько жестко детерминировано двигательное поведение испытуемого и какую информацию о слежении он получает, выделяют два класса переменных, определяющих ситуацию слежения.
Первый класс переменных связан с типом используемой входной функции, который определяется, прежде всего, характером динамики входной функции во времени. Различают непрерывную и дискретную задачи слежения. При непрерывном слежении параметры входной функции непрерывно изменяются во времени. Если же значения входной функции изменяются в отдельные моменты времени «скачками», то мы имеем дело с задачей дискретного слежения.
Второй класс переменных связан с характером информации о ходе решения задачи слежения. В зависимости от того, движется Цель или она неподвижна, различают соответственно преследующее и компенсаторное сложение. В случае преследующего слежения испытуемый получает информацию трех видов: о движении цели, о собственном движении «преследования» цели и о рассогласовании (или об ошибке) положения цели и курсора. В ситуации компенсаторного слежения цель неподвижна, а испытуемый должен на ней удерживать управляемый объект, который подвер-гается возмущающим воздействиям и отклоняется от требуемого положения. В этом случае информация о собственных регулирующих воздействиях на управляемый объект и характеристики входной функции неразличимы. При решении задачи используется только информация о величине отклонения курсора относительно цели.
В зависимости от прикладной или теоретической направленности изучения слежения по-разному формировались основные задачи исследования и конструировались специфические экспериментальные процедуры, предполагающие, в частности, реализацию определенного вида слежения. Так, при использовании слежения как прикладного метода, как правило, применялось и применяется компенсаторное слежение. Это объясняется прежде всего тем, что основной интерес в этом случае направлен на анализ различных переменных, оказывающих влияние на величину рассогласования между положением задающего и управляемого объектов, и перемещение органа управления с целью минимизации ошибки. Поэтому желательно максимально упростить экспериментальную процедуру и исключить из рассмотрения влияние «избыточных» каналов информации на процесс решения задачи. Напротив, в случае применения слежения для анализа теоретических проблем (например относительно роли эфферентных систем в регуляции движений) богатство информационного поля в ситуации преследующего слежения обеспечивает более широкие возможности.
Использование слежения как средства анализа исполнительной деятельности предполагает выбор и моделирование в экспериментальных условиях (или в условиях обучения операторов при работе на тренажерах) различных переменных, обусловливающих процесс решения двигательной задачи. Среди таких переменных слежения наиболее распространены: временная задержка (т. е. интервал времени между управляющим воздействием и изменением регулируемой величины на входе), одновременное управление несколькими параметрами (многостепенное управление), в том числе и взаимозависимыми, манипулирование зрительной обратной связью (прерывание, инвертирование), дополнительная задача. Введение указанных переменных, а также использование различных видов слежения в сочетании с другими методами анализа движений обеспечивает решение широкого круга прикладных и теоретических задач.