Инженерно-психологическое и эргономическое проектирование и оценка информационной среды в эргатических системах

Изучив материал данной главы, студенты должны:

знать разновидности средств отображения информации; способы кодирования информации; этапы инженерно-психологического проектирования информационной среды; направления модернизации интерфейсов систем «человек — машина» ;

уметь использовать понятия концепции информационной и образно-концептуальной модели в анализе труда оператора, принципы и правила проектирования информационной среды человека-оператора;

владеть средствами анализа и предъявления информации.

Операторская деятельность предполагает обмен информацией между управляемой системой и оператором. Эта информация включает в себя сведения о ходе выполняемой работы, о состоянии управляемой системы и окружающей среды. От полноты и точности представленной информации зависит, насколько верно оператор сможет оценить ситуацию и принять правильное решение. С уменьшением доли физического труда в деятельности оператора и увеличением ее информационной насыщенности проблема эффективного представления информации в эргатических системах становится одной из центральных для эргономики в целом. В этой главе рассматриваются вопросы эргономического и инженернопсихологического проектирования средств отображения информации, направленного на формирование адекватной задачам и условиям деятельности информационной среды эргатической системы.

Средства отображения информации и их классификация

В современных системах «человек — машина» используются самые разнообразные средства отображения информации (дисплеи) — технические устройства, предназначенные для передачи оператору информации, необходимой для успешного выполнения стоящих перед ним задач. Многочисленность типов и видов средств отображения информации делает их классификацию непростой задачей. Общепринятой является классификация средств отображения информации на основе их модальности.

1. Зрительные дисплеи. Визуальная (зрительная) форма отображения информации является основной в эргатических системах. Существуют различные зрительные дисплеи, предназначенные для отображения информации разных видов.

Основным типом зрительных средств отображения информации в человекомашинных системах долгое время были индикаторы. Индикатор — это устройство, отображающее информацию о состоянии управляемого объекта или процесса. Индикаторы бывают разных видов. Стрелочные индикаторы, состоящие из шкалы и указателя, предназначены для считывания количественных и качественных показателей. Счетчики, состоящие из динамически меняющегося набора цифр, служат для быстрого и точного считывания количественной информации. Индикаторы с подсветом состоят из элементов, которые могут изменять цвет и степень освещенности в зависимости от состояния управляемого объекта. Они используются для быстрого и точного считывания количественной информации о наступлении дискретного события. Знаковые светящиеся индикаторы состоят из набора светящихся элементов, позволяющих формировать произвольные буквенно-цифровые последовательности. Они предназначены для передачи различной символической информации. Примеры зрительных средств отображения информации представлены в прил. ЭП-22−1 (рис. 1−5).

Сегодня в интерфейсах человекомашинных систем все чаще используются многофункциональные дисплеи, аналогичные компьютерным мониторам. Многофункциональные дисплеи могут отображать самые разные виды зрительной информации. Это позволяет получать информацию в форме, наиболее адекватной передаваемому содержанию. Однако внедрение таких дисплеев приводит к возникновению специфических проблем. В частности, имеющаяся у проектировщиков возможность предъявления большого количества зрительной информации приводит к созданию так называемых перегруженных дисплеев. Считывание нужной оператору информации с таких дисплеев крайне затруднено.

2. Звуковые дисплеи. Как и для визуальных дисплеев, существуют различные виды звуковых дисплеев для представления разных видов информации. Ранее звуковые дисплеи выполняли скорее вспомогательные функции, дополняя зрительное отображение информации. Сегодня их использование становится более интенсивным. Это связано как с развитием технологий компьютерной обработки звука, так и с увеличением количества и видов передаваемой в эргатических системах информации.

Звуковые дисплеи подают различные звуковые сигналы, уведомляющие оператора о наступлении некоторого события или предупреждающие о наступлении опасной ситуации. В таких «звуковых сигнализаторах» используются неречевые звуки, которые должны быть достаточно интенсивными, чтобы привлечь внимание оператора, но в то же время они не должны мешать оператору выполнять необходимые действия (в том числе действия, направленные на исправление возникшей опасной ситуации). Иногда в дисплеях применяют стандартизованные речевые сигналы. Насыщенность рабочей среды операторов современных человекомашинных систем звуковыми сигнализаторами представляет сегодня большую эргономическую проблему.

Помимо выполнения функций сигнализации, звуковые устройства могут использоваться для отображения состояния управляемого объекта или процесса («звуковые индикаторы»). Современный уровень развития технологий обработки и генерации звука делает возможным создание звуковых средств для отображения сложных отношений между данными («звуковые дисплеи»). Это позволяет передавать оператору многомерные данные посредством звука («аудиторные графики», «звуковые ландшафты» и т. д.). Использование таких средств отображения информации требует разработки методов ее адекватного перевода в звуковою форму.

3. Гаптические дисплеи. Информация может передаваться оператору через тактильный и кинестетический сенсорный каналы. Этот способ отображения информации пока является дополнительным по отношению к использованию зрительных и звуковых дисплеев. Основными видами гаптических дисплеев являются тактильные и силовые дисплеи.

Тактильные дисплеи предназначены для отображения тактильной информации (о температуре, давлении, вибрации и т. д.). Тактильная информация передается путем воздействия на кожу оператора — обычно в области подушечек пальцев. Основной функцией тактильных дисплеев является передача оповещающих и предупреждающих сигналов. В этом качестве часто применяются вибротактильные дисплеи, создающие ощущение вибрации. Самостоятельное значение имеет отображение информации о свойствах поверхности управляемых/изменяемых объектов. Такая тактильная обратная связь имеет большое значение для интерфейсов систем, применяемых в телероботике, роботохирургии, манипуляции сверхмалыми объектами (наноманипуляция) и т. д.

Силовые дисплеи предоставляют оператору информацию о силах, возникающих при взаимодействии с управляемым объектом. Силовые дисплеи могут быть стационарными (силовые джойстики) или портативными (экзоскелеты). Предоставление силовой обратной связи осуществляется с помощыо приложения механических сил к телу оператора (обычно к фалангам пальцев). Силовая обратная связь существенно повышает эффективность опосредованной технической системой манипуляции объектами.

Гаптические дисплеи также являются важным элементом интерфейсов, создаваемых на основе технологий виртуальной реальности.

Помимо классификации на основе модальности отображения, существуют и другие подходы к классификации средств отображения информации. В частности, по динамике предъявления средства отображения делятся на статические (предъявляется одна и та же информация) и динамические (предъявляемая информация изменяется). Динамические средства отображения, в свою очередь, принято подразделять на аналоговые и цифровые.

Аналоговые средства отображают информацию в форме, непосредственно подобной передаваемому содержанию, а цифровые средства отображения используют различные формы символического кодирования. Важной для эргономического анализа является классификация средств отображения информации по их функции в эргатической системе — информирование о состоянии (индикаторы состояния), предупреждение о возможных или уже возникших опасностях (предупреждающие сигнализаторы и сигнализаторы тревоги), прогнозирование состояния управляемой системы в будущем (предиктивные дисплеи) и т. д.