Экспертный исследование панели управления музыкального центра TEAC LP-R400

Экспертный исследование панели управления музыкального центра TEAC LP-R400

Введение

Интенсивное развитие вычислительной техники и ее широкое использование в АСУ различных уровней и назначения обусловливают актуальность исследований и разработок, связанных с проблемой организации эффективного взаимодействия человека-оператора и ЭВМ в рамках единой системы “человек-машина”. Достижение этой цели осуществляется в процессе инженерно-психологического проектирования, предусматривающего весь комплекс работ по учету человеческого фактора и оценку его влияния на выходные характеристики системы “человек - машина” на всех стадиях ее создания. Инженерно-психологическое проектирование призвано оптимизировать взаимодействие оператора со средствами отображения информации, облегчить процесс принятия решения, создать наилучшие условия для совершения исполнительных действий с помощью органов управления. Панель управления является главным средством коммуникации между человеком и техническим средством (РЭС) в системе «человек-машина». Характеристики ПУ должны соответствовать требованиям инженерной психологии и эргономики, т.к от этого зависит эффективность работы системы «человек-машина».

В данной работе будет проводиться анализ на соответствие инженерно-психологическим и эргономическим требованиям панели управления музыкального центра TEAC LP-R400. Для этого проведём расчет размеров ПУ, размеров компонентов ПУ, светотехнических характеристик компонентов ПУ, эргономических характеристик органов управления ПУ, времени информационного поиска, а также составим алгоритм работы оператора.

На основании полученных результатов делается заключение о соответствии характеристик ПУ РЭС инженерно-психологическим и эргономическим требованиям.

1. Подготовка и анализ исходных данных

панель управление музыкальный центр эргономическая

Для проведения полного анализа ПУ на соответствие инженерно-психологическим и эргономическим требованиям необходимо провести следующие расчеты:

расчет размеров ПУ;

расчет размеров компонентов ПУ;

расчет светотехнических характеристик компонентов ПУ;

расчет эргономических характеристик органов управления ПУ;

расчет времени информационного поиска;

расчет алгоритма работы оператора.

На основании полученных результатов расчетов делается заключение о соответствии характеристик ПУ РЭС инженерно-психологическим и эргономическим требованиям [1].

Внешний вид передней панели музыкального центра TEAC LP-R400 представлен в приложении А.

Габаритные размеры устройства: высота - 235мм, ширина - 470мм, глубина - 360мм; [5]

Размеры панели управления: высота - 135мм, ширина - 210мм. [5]

Панель управления музыкального центра содержит 3 вида компонентов: органы управления, органы индикации, надписи и символы. Вид панели управления с позиционными обозначениями компонентов соответствующих видов приведены в приложениях Б, В.

Началу анализа ПУ РЭС предшествует подготовка и анализ исходных данных.

Основные данные по органам управления ПУ (прил. Б) приводятся в таблице 1.1:

Таблица 1.1. Исходные данные. Органы управления.

Для расчёта требуемых размеров приводного элемента (ПЭ) необходимо знать величину сопротивления перемещению на его оси F_с, диаметр оси и допустимое усилие F_д.

Для поворотный ручек поз.N,P (прил.Б): D₀=11мм, F_с=4Н. [5]. Величина F_д в соответствии с эргономическими требованиями для ПЭ поворотного действия должна лежать в пределах 5...50Н, примем его равным 5Н.

Данные для расчета требуемых размеров для кнопок поз. A-F,H-L (прил.Б) приведены в таблице 1.2:

Таблица 1.2 - Параметры органов управления.

Основные данные по надписям и символам на ПУ (прил. В) приводятся в таблице 1.3:

Таблица 1.3 - Исходные данные. Надписи и символы.

24              Переключение треков/настройка радиоН=6,4

Сложными знаками на панели являются знаки с позициями: 4, 7, 8, 10, 12, 13, 24 (прил. В). Для них минимальный угловой размер б_з=30' [1]. Все остальные знаки являются простыми и для них минимальный угловой размер б_з=15' [1]. Шрифт знаков надписей соответствует формату F = 2/3.[1]

Коэффициенты отражения белого и черного фонов равны с=0,9 и с=0,04 соответственно [3].

Основные данные по органам индикации на ПУ (прил. В) приводятся в таблице 1.4:

Таблица 1.4 - Исходные данные. Органы индикации.

Все органы индикации являются активными.

В общей сложности ПУ магнитофона содержит N_{K max} = 40 компонентов. Габаритные размеры ПУ: L=415 мм, H=150 мм [4].В связи с предполагаемыми местом установки и методом работы оператора с устройством, примем расстоянии до ПУ равным l ≈ 0,65 м и угол, под которым оператор смотрит на панель г ≈ 45°.

Зона периферического зрения оператора определяется горизонтальным и вертикальным углом периферического зрения, равными соответственно б_г = 90° и б_в = 75° [1]. Т.к. наиболее выделяющиеся компоненты панели - органы управления и индикации, а их количество невелико (N_{K min} = 16), то принимаем угол оперативного (центрального) зрения оператора б_пз = 5° [1], а количество компонентов (объём оперативной памяти оператора), попадающих в эту зону N_пз = 8.

Музыкальный центр находится в следующих эксплуатационных условиях:

освещение общее искусственное (2 лампы накаливания по 40 Вт создают освещённость E = 600 Лк [1])

температура окружающей среды 20 - 25 ℃

влажность воздуха в помещении 70 - 60 %

Все перечисленные в текущем разделе данные напрямую используются для расчёта характеристик и анализа соответствия их инженерно-психологическим и эргономическим требованиям. При необходимости некоторые параметры и данные уточняются непосредственно при расчётах.

2. Расчет размеров лицевой панели

Максимально допустимый размер ПУ определяется исходя из горизонтального и вертикального угловых размеров зоны периферического зрения оператора и заданного расстояния до ПУ (рис. 2.1) [1].

Рис 2.1 - Определение максимально допустимых размеров панели управления [1]

Тогда максимальная длина, высота и площадь ПУ равны [1] :

;                                                   (2.1)

;                                                  (2.2)

                                                  (2.3)

где l - расстояние до ПУ (см. раздел 1);

α_г - горизонтальный угол периферического зрения (см. раздел 1);

α_в - вертикальный угол периферического зрения (см. раздел 1).

Н_{ПУ max}=2∙0,65∙tg (75°/2)=1м

S_{ПУ max}=130∙100=1.3м²

Минимально допустимые размеры ПУ определяются исходя из объема оперативной памяти N_пз (см. раздел 1) и оперативного (центрального) поля зрения (см. раздел 1) оператора α_пз (рис. 3) [1].

Рис 2.2 - Определение минимально допустимых размеров панели управления [1]

Площадь оперативного поля зрения может быть определена как [1]:

                                          (2.4)

где h и α_ПЗ - линейный и угловой размеры (см. раздел 1) оперативного поля зрения.

S_ПЗ=(2∙0,65∙(tg 5°/2))²≈0,0032 м²

Следовательно, минимальная площадь ПУ, удовлетворяющая требованиям инженерной психологии, будет равна [1]:

                                                     (2.5)

где N_ПЗ - объём оперативной памяти оператора (см. раздел 1), принимаемый обычно 6±2._К - количество компонентов, расположенных на ПУ (см. раздел 1). Расчёт проводим для двух значений N_К: минимального и максимального, за минимальное количество компонентов принимаем количество органов управления и индикации, за максимальное - все компоненты расположенные на ПУ(см. разд.1):

При N_{K min} = 16 получаем:

S _{П.У.min 1}=(16/8)*0,0032≈0,0064 м²

При N_{K max} = 40 получаем:

S _{П.У.min 2}=(40/8)*0,0032≈0,016 м²

Фактическая площадь ПУ определяется как:

                                                 (2.6)

где L и H - соответственно фактическая длина и высота ПУ (см. раздел 1):

S _{ПУ ф}=0,21∙0,135≈0,028 м²

Фактическая площадь ПУ S_{ПУ ф} должна лежать в пределах [1]:

 (2.7)

При N_{K min} = 16 получаем:

,0064 ≤ 0,028 ≤ 1,3 - неравенство выполняется.

При N_{K max} = 40 получаем:

,016 ≤ 0,028 ≤ 1,3 - неравенство выполняется.

Неравенство выполняется в обоих случаях (при учете надписей и символов, и без них). Это значит, что фактическая площадь ПУ музыкального центра TEAC LP-R400 удовлетворяет требованиям инженерной психологии и эргономики. ПУ не является перенасыщенной какими-либо компонентами, и при работе с данным устройством у оператора не будет наблюдаться дезориентация или потеря внимания.

3. Расчет компонентов лицевой панели

Размеры компонентов ПУ, высота надписей, символов, знаков на ПУ и на компонентах (органах управления и индикации) должны быть такими, чтобы с заданного до ПУ расстояния оператор мог надежно их распознавать и безошибочно считывать информацию с индикаторов и надписей. Требуемая высота знака зависит как от расстояния до него, так и от освещенности.

Минимально допустимая высота знака может быть определена как [1]

                                                     (3.1)

где l - расстояние до ПУ (см. раздел 1),

α_З - допустимый (минимальный) угловой размер знака (см. раздел 1).

Для сложных знаков (поз. 5, 9, 16, 17,19 прил. В):

H_{З min1}=2∙0,65∙tg (30'/2)= 0,0057 м

Для простых знаков (поз 1-4, 6-8, 10-15, 20. прил. В):

H_{З min2}=2∙0,65∙tg (15'/2)=0,0029 м

Минимально допустимая ширина знака определяется по формуле [1]

                                                      (3.2)

где F - формат знака. Шрифт знаков надписей соответствует формату F = 2/3.(см. разд.1)

Для сложных знаков:

В_{З min1}=0,0057∙2/3=0,0038 м = 3,8 мм

Для простых знаков:

В_{З min2}=0,0022∙2/3=0,0019 м = 1,9 мм

В связи с тем, что угол, под которым оператор смотрит на панель - г ≈ 45° (см. раздел 1), то имеет место явление параллакса. Поэтому ширина надписей и символов остаётся прежней, а высота визуально сужается. Рассчитанная минимально допустимая высота знака проецируется на ПУ под углом 45°. Поэтому на ПУ она увеличивается и проводится её пересчёт:

                                                        (3.3)

где г ≈ 45° - направление взгляда оператора.

Пересчитанные значения минимально допустимой высоты для сложных и простых знаков соответственно равны:

H_{З min1}’=0,0057/cos (45°)=0,008м=8мм_{З min2}’=0,0029/cos (45°)=0,004м=4мм

Определив минимально допустимые размеры знаков, проводим сравнение фактических размеров компонентов ПУ, которые должны быть больше минимальных.

H_{З min1}’ =8мм

В_{З min1} =3,8 мм

H_{З min2}’ =4мм

В_{З min2} =1,9 мм

Данное условие выполняется по высоте для всех органов управления и индикации (прил. Б) и для надписей поз. 10, 11, 22, 24 (прил.В), т.е. для большинства надписей и символов условие не выполняется, что ведёт к перенапряжению глаз оператора, в связи с неразборчивостью компонентов. Чтобы учесть явление параллакса необходимо увеличить размеры компонентов, не подходящих под условия H_З >H_Зmin и В_З>В_Зmin, после чего при необходимости увеличить размеры ПУ.

4. Расчет светотехнических характеристик лицевой панели

Все компоненты ПУ должны иметь не только соответствующие размеры, но и хорошо выделяться на окружающем их фоне при соответствующей (заданной) внешней освещенности, т. е. они должны иметь необходимый контраст по отношению к фону.

В соответствии с требованиями инженерной психологии для обеспечения оптимального восприятия компонента (предмета) на некотором фоне необходимо обеспечить контрастность в пределах [1]:

,6 ≤ К ≤ 0,95

где К - коэффициент контраста.

При этом различают прямой контраст, когда предмет темнее фона, и обратный контраст, когда предмет светлее фона. Для прямого и обратного контраста коэффициент контраста определяется по формулам [1]:

К_П = (В_Ф - В_П) / В_Ф                                              (4.1)

К_О = (В_П - В_Ф) / В_П                                             (4.2)

где В_Ф - яркость фона в Кд/м²;

В_П - яркость предмета (компонента, надписи, индикатора) в Кд/м².

В общем случае яркость предмета или фона состоит из двух составляющих - яркости отражения В_О и яркости излучения В_И [1]:

В_{П (Ф)} = В_О + В_И                                                   (4.3)

Для пассивных (несветящихся) компонентов В_П=В_О, для активных (светящихся) компонентов В_П = В_О + В_И. Яркость отражения В_О определяется уровнем внешней освещенности данной поверхности и ее отражающими свойствами [1]:

                                                   (4.4)

где Е - освещенность поверхности в Лк (см. раздел 1);

ρ - коэффициент отражения поверхностью (табл. 1.1, 1.3).

Приведём расчеты коэффициента контраста некоторых компонентов:

пассивный компонент поз. В (прил. Б) - серый на черном фоне:

В_Ф= В_О =600∙0,04/3,14=7,6 Кд/м²

В_П= В_О=600∙0,81/3,14=154,7 Кд/м²

К_О = (В_П - В_Ф) / В_П=(154,7-7,6)/ 154,7=0,93

пассивный компонента поз.1 (прил.В) - белый на черном фоне:

В_Ф= В_О =600∙0,04/3,14=7,6 Кд/м²

В_П= В_О=600∙0,9/3,14=171,7 Кд/м²

К_О = (В_П - В_Ф) / В_П=(171,7 -7,6)/171,7=0,95

пассивный компонент поз.18 (прил.В) - красный на черном фоне:

В_П= В_О =600∙0,12/3,14=22,9 Кд/м²

В_Ф= В_О =600∙0,04/3,14=7,6 Кд/м²

К_О = (В_П - В_Ф) / В_П =(22,9-7,6)/22,9=0,67

пассивный компонент поз.Q (прил.В) - черный на черном фоне:

В_П= В_О =600∙0,08/3,14=15,2 Кд/м²

В_Ф= В_О =600∙0,04/3,14=7,6 Кд/м²

К_О = (В_П - В_Ф) / В_П =(15,2-7,6)/15,2=0,5

активный компонент поз.I (прил.Б) в пассивном режиме - черный на сером фоне:

В_П= В_О =600∙0,04/3,14=7,6 Кд/м²

В_Ф= В_О=600∙0,81/3,14=154,7 Кд/м²

К_П = (В_Ф - В_П) / В_Ф=(154,7-7,6)/154,7=0,95

Расчет остальных пассивных компонентов производится аналогичным образом, так как все на черном фоне, следовательно значение коэффициента контраста К_П будет зависеть только от цвета предмета (серый, белый или красный). Результаты расчётов приведены в таблице 4.1.

Таблица 4.1. Светотехнические характеристики пассивных компонентов.

Яркость излучения В_И определяется силой света источника излучения и величиной площади светящейся поверхности [1]:

                                                        (4.5)

где І - сила света источника в рассматриваемом направлении (см. табл. 1.5); - площадь светящейся поверхности в рассматриваемом направлении (определяется как S=πd²/4, где d - диаметр индикатора - см. табл. 1.5);

β - угол, под которым видна светящаяся поверхность наблюдателю (допускаем равным 0°).

Расчеты контрастности для активных компонентов:

активный компонент поз.I (прил.Б) - красный на сером фоне:

В_О =600∙0,12/3,14=22,9 Кд/м²

S =3,14∙3,2²/4=8,03 мм²=8,03∙10^-6 м²

В_И =4∙10^-3/(8,03∙10^-6∙1)=498,1 Кд/м²

В_П= В_О + В_И =22,9+498,1=521 Кд/м²

В_Ф= В_О=600∙0,81/3,14=154,7 Кд/м²

К_О = (В_П - В_Ф) / В_П=(521-154,7)/521=0,7

активные компонент поз. G (прил.Б) - черный на голубом фоне:

В_О =600∙0,6/3,14=114,6 Кд/м²

S =100∙20=2000мм²=2∙10^-3 м²

В_И =4∙10^-3/(2∙10^-3∙1)=2 Кд/м²

В_Ф= В_О + В_И =114,6 +2 =116,6 Кд/м²

В_П= В_О=600∙0,04/3,14=7,65 Кд/м²

К_П = (В_Ф - В_П) / В_Ф=(116,6-7,64)/116,6=0,93

Таблица 4.2 - Светотехнические характеристики активных компонентов.

Условие 0,6 ≤ К ≤ 0,95 выполняется для всех компонентов. Это значит, что восприятие этих компонентов оператором будет чётким и не возникнет проблем при работе в устройством.

Оптимальное восприятие зависит и от углового размера компонента, который вместе с освещенностью определяет уровень порогового контраста К_ПОР. Пороговый контраст характеризует предельно возможное для глаза различие между яркостями предмета и фона для данной освещенности и размера (высоты) предмета. Оперативный порог должен быть в 10…15 раз больше предельно возможного, то есть [1]:

К_П, К_О ≥ (10...15) К_ПОР                       (4.6)

Величина порогового контраста К_ПОР определяется по графику для соответствующих значений яркости фона В_Ф, и угловых размеров компонентов (знаков), рассчитанных по формуле [1]:

                                             (4.7)

где Н_З - высота компонента ПУ - см. раздел 1; - расстояние до ПУ (см. раздел 1).

Условие порогового контраста можно считать выполненным, если оно выполняется для элемента с минимальным В_Ф и минимальным α_з . Такими элементами будут являться надписи на поз. 1-3, 5-17, 19-24, 7-9, 16-20, находящиеся на черном фоне (см. прил. В): В_Ф=7,6 Кд/м²,

α_з=2arctg(0,0029/2∙0,65)=15'.

α_з=15’, тогда и К_ПОР=0,0 .

К_П =0,93 ≥ 15К_ПОР=0, - условие выполняется, следовательно цвета компонентов выбраны верно.

Определение К_ПОР компонента поз.1 (см. прил. В):

К_ПОР определяется по графику:

Рис 4.1 - График зависимости порогового контраста от яркости фона и угловых размеров компонента [1]

К_ПОР=0,0

Из расчётов видно, что условие выполняется, из чего следует, что оператор будет нормально различать все компоненты на ПУ.

5. Расчет эргономических характеристик лицевой панели

К органам управления относятся тумблеры, переключатели (кнопочные, поворотные), компоненты РЭС с переменными параметрами (переменные резисторы, конденсаторы и др.). Они состоят из самого компонента, выполняющего функцию управления, и приводного элемента (ПЭ) (ручки, кнопки). При этом на оси органа управления могут быть закреплены ПЭ различной формы и размеров. Это позволяет, не меняя типа органа управления, обеспечивать необходимые эргономические требования к нему.

Для определения требуемых размеров ПЭ необходимо знать величину усилия для переключения органа управления (сопротивление перемещению на его оси), диаметр оси и допустимое усилие, развиваемое на ПЭ рукой оператора. Для ПЭ поворотного действия (поворотная ручка, поз. P, N прил. Б). их диаметр может быть определен как [1]

                                               (5.1)

где F_С - сопротивление перемещению на оси органа управления (см. разд.1); _О - диаметр оси органа управления (см. разд.1); _Д - допустимое усилие (разд.1).

,4 мм

Для поворотных ручек (поз. N,P прил.Б) эргономическое условие выполняется: D_ПЭ=23мм, 23мм>8,8мм.

Для ПЭ нажимного действия (A-F,H-L прил.Б) площадь может быть определена как [1]:

,                                    (5.2)

где F_С - сопротивление нажатию на оси органа управления (табл.1.2) _О - площадь оси органа управления (табл.1.2)_Д - допустимое усилие (табл.1.2).

Величина F_Д должна лежать в пределах F_Д =1,4...6 Н, примем её равной 1,4Н. Приведем расчет площади для кнопок различного типа:

кнопки с S_ПЭ =170 мм² (поз. B,I,J,K прил. Б):

,4 мм²

кнопка с S_ПЭ =200 мм² (поз. A,L прил. Б):

,1 мм²

кнопки с S_ПЭ =19 мм² (поз. C,D,E,F,H прил. Б):

,3 мм²

Как видно из расчёта, для всех кнопок выполняется условие

следовательно кнопки поз.A-F, H-L (прил.Б) соответствуют эргономическим требованиям.

По проведенному расчету эргономических характеристик лицевой панели можно сделать вывод, что органы управления на ПУ музыкального центра полностью удовлетворяют условиям. Все фактические площади и диаметры компонентов больше расчетных минимально требуемых значений.

6. Расчет времени информационного поиска

Для некоторых видов деятельности оператора процесс восприятия сводится к информационному поиску - нахождению на ПУ компонента с заданными признаками. Такими признаками могут быть:

проблесковое свечение (мигание) индикатора;

загорание или погасание индикатора;

изменение показаний цифрового индикатора;

изменение показаний стрелочного индикатора;

особая форма или цвет компонента ПУ и т. п.

Задача оператора заключается в нахождении на ПУ компонента с заданными признаками. На решение этой задачи оператор затрачивает определенное время, которое называется временем информационного поиска.

Общее время информационного поиска может быть определено по формуле [1]:

                                           (6.1)

где t_Пі - время і-го перемещения взора;_Фі - время і-ой фиксации взора;- число шагов поиска (число фиксаций), затрачиваемых для нахождения компонента с заданными признаками.

Время перемещения взора t_П определяется углом перемещения. Время фиксации t_Ф зависит от свойств информационного поля, степени сложности искомых компонентов, условий работы оператора и др. Для данного устройства принимаем равным 200 мс, т.к панель управления содержит компоненты только простой геометрической формы.

Время информационного поиска может быть определено как [1]:

                                           (6.2)

где N - объем информационного поля (число компонентов на ПУ), равный N_{K min} =16 (органы управления и индикации, см. раздел 1);

М - число компонентов, обладающих заданными для поиска признаками (одинаковая форма, цвет и т.п.);

А - объем зрительного восприятия. В нашем случае A=N_пз=8 (см. раздел 1).

Приведем пример расчета времени информационного поиска группы компонентов поз N,P (прил. Б) по признаку формы и размера с начальными данными

=16, М=2, А=8, t_Ф=0,2с:_ИП=0,2∙(16/8+1)/(2+1) =0,2 с

Расчет t_ИП по других компонентов производится аналогичным образом, результаты расчётов приведены в таблице 6.1. Номера приведенных позиций взяты из приложения Б.

Таблица 6.1 - Результаты расчетов времени информационного поиска компонентов

Основные требования к организации информационного поля (размещению компонентов на ПУ) с точки зрения минимизации времени информационного поиска:

компоненты следует располагать так, чтобы в центральное поле зрения, попадало не более 4÷8 компонентов;

следует по возможности уменьшать объем информационного поля, не допуская в нем нахождения лишних компонентов;

искомые компоненты следует выделять таким образом, чтобы обеспечить наименьшее время фиксации [1].

В исследуемой ПУ музыкального центра все данные требования выполнены, из этого следует, что оператор при поиске нужных компонентов не будет терять много времени.

7. Расчет алгоритма работы оператора

Алгоритм работы оператора с РЭС представляет собой целенаправленный порядок работы (действий) с органами управления, коммутации и индикации ПУ РЭС. Любой алгоритм состоит из элементарных операторов и логических условий. Элементарные операторы - это активные действия, связанные с нажатием кнопки, поворотом переключателя и т. п. Логические условия - это пассивные действия, связанные с фиксацией отклонения стрелки стрелочного прибора, изменения показаний цифрового прибора, загоранием (погасанием, миганием) светодиода, лампочки и т.п. Алгоритм всегда начинается с элементарного оператора, а оканчивается логическим условием. [1]

Алгоритм составлен на основе руководства по эксплуатации музыкального центра TEAC LP-R400 [5], и представлен в логической форма записи, удобной для дальнейших расчетов:

А1 Р2 A3 А4 Р5 А6 Р7 А8 P9 … A_n P_n+1… A20 A21 P22 A23 P24

где индексом A_n обозначены элементарные операторы, а индексом Р_n -логические условия.

Описание алгоритма прослушивания и записи аудиодорожек:

Сложность алгоритма работы оператора характеризуется коэффициентами стереотипности Z_н и логической сложности L_н.

Для вычисления коэффициента стереотипности Z_н разбиваем алгоритм, начиная с левого края, на комплексные группы так, чтобы каждая из них начиналась с элементарного оператора, а заканчивалась логическим условием перед следующим элементарным оператором [1]. Тогда в указанном выше примере такими группами будут:

А1Р2; А3А4Р5; А6Р7; А8Р9; А10Р11; А12Р13; А14Р15; А16Р17;

А18Р19; А20A21P22; А23Р24.

Всего комплексных групп получилось n_О = 11, причем каждая группа состоит из m элементов, из которых m_О - число элементарных операторов и m_Л - число логических условий.

Коэффициент стереотипности вычисляется по формуле [1]

                                             (7.1)

где N - общее число членов алгоритма, равное 24; _Оi - число элементарных операторов в каждой группе; _i - число элементов в каждой группе; _О - число комплексных групп.

Нормальная работа оператора будет обеспечиваться, если выполняется условие [1]:

,25 ≤ Z_Н ≤ 0,85

Расчет коэффициента стереотипности:

_Н = (1/28) ∙ (9∙(1²/2) +2∙ (2²/3)) = 0,299

Рассчитанный коэффициент обеспечивает нормальную работу оператора, т.к. отвечает условию 0,25 ≤ Z_Н ≤ 0,85: 0,25 ≤ 0,299 ≤ 0,85

Для вычисления коэффициента логической сложности L_Н разбиваем алгоритм на комплексные группы, каждая из которых начинается с логического условия, а заканчивается элементарным оператором перед следующим логическим условием (кроме последней) [1]. Тогда в указанном выше примере такими группами будут следующие:

Р2А3А4; Р5А6; Р7А8; Р9А10; Р11А12; Р13А14; Р15А16;

Р17А18; Р19А20A21; Р22A23;

В этом случае всего комплексных групп n_Л = 10, причем каждая группа состоит из m элементов, из которых m_О - число элементарных операторов и m_Л - число логических условий. Коэффициент логической сложности вычисляется по формуле [1]:

                                            (7.2)

где N^* - число членов алгоритма, полученное из общего числа N путем вычитания числа элементарных операторов, стоящих в алгоритме слева до первого логического условия (в нашем примере это оператор А1, тогда N* = N - 1 = 23); _{Л j} - число логических условий в каждой группе; _j - число элементов в каждой группе; _Л - число комплексных групп

Нормальная работа оператора будет обеспечиваться, если выполняется условие [1]

_Н ≤ 0,2.

В нашем примере это условие выполняется:

_Н = (1/27) ∙ (2∙ (1²/3) +8∙ (1²/2) )= 0,2.

Алгоритм работы с музыкальным центром TEAC LP-R400 полностью удовлетворяет требованиям инженерной психологии и эргономики. Так как алгоритм работы с РЭС задан гибко (есть возможность изменения очерёдности операций), то его корректировка может быть осуществлена дополнительным анализом составляющих (числителя или знаменателя) соответствующей формулы с целью уменьшения его сложности.

8. Анализ композиционного построения

Музыкальный центр TEAC LP-R400 лаконично совмещает в себе современные функции с дизайном магнитофонов 90-ых годов, что делает модель довольно интересной и необычной, не смотря на неброское и простое цветовое решение. Правильные формы корпуса органов управления привлекают своей ненавязчивостью, передняя панель не перегружена различными элементами, небольшие габариты позволяют легко разместить устройство. Благодаря этому он станет хорошим дополнением практически любого интерьера. Лицевая панель устройства представлена на рисунке 8.1.

Рис. 8.1 - Лицевая панель кассетного магнитофона Vilma M-212C

.        Пропорции устройства. Пропорции - это система отношения частей формы изделия между собой и целым, придающая изделию гармоничную целостность [4]. Лицевая панель магнитофона имеет форму прямоугольника, разделенного на три части: панель управления и 2 динамика. Отношение высоты к ширине равно: 235:470 =0,5. Пропорция частей ПУ:

AB=CD=130мм, ВС=210мм

AB:BC:CD = 1:1,6:1

Следовательно, конструкция симметричная.

Составим пропорцию «золотого сечения» для отрезка AC, равного сумме AB и BC: AB/BC=BC/(AB+BC) [4],

Подставив значения получаем:

AB/BC=130/210=0,619

BC/(AB+BC)=0,618

Из расчёта следует, что пропорции устройства приближены к «золотому сечению». Таким образом, пропорции улучшают качество композиции и предают ей эстетическую завершенность и гармоничность.

.        Масштаб и масштабность устройства. Масштаб - отношение линейных размеров на чертеже к натуральным. Масштабность - зрительная выразительность величины формы изделия по отношению к человеку. Мера масштабности - размеры органов управления и индикации [4]. В нашем случае о размерах устройства можно судить по форме основных компонентов ПУ: дисплея (поз.G прил. Б), лотка для дисков (поз. O прил. Б), поворотных ручек (поз. N, P прил. Б). Все они выполнены с соблюдением размеров, учитывающих антропометрические характеристики среднестатистического человека. В приложении А магнитофон изображен в масштабе 1:2. Не смотря на это относительные размеры органов управления устройства позволяют представить истинные размеры компонентов ПУ и самого магнитофона. Таким образом, на данном музыкальном центре соблюдается масштабность.

.        Метрические ряды. Метр - многократное повторение элемента формы при одинаковом интервале[4]. На ПУ присутствуют органы управления формы, которые образуют между собой метрические ряды: кнопки поз.B и поз. I,J,K прил. Б (два вертикальных ряда по 3 элемента), кнопки поз. C,D,E,F,H прил. Б (один горизонтальный ряд из 6ти элементов). Т.к. количество повторяемых элементов в ряду 3-6, то они воспринимаются оператором как отдельные элементы (подсознательно считаются). Во всех рядах их начало и конец обозначены геометрически (ограничены линиями, выделяющими ПУ, либо компонентами другой формы), что делает композицию завершённой.

.        Симметрия и асимметрия устройства. Симметричным называют устройство, которое состоит из геометрически и физически равных частей, соответствующим образом расположенных относительно друг друга [4]. Компоненты на ПУ музыкального центра зеркально относительно вертикальной оси, т.е присутствует зеркальная симметрия, придающая ПУ уравновешенность и статичность, а компонентам взаимосвязанность.

.        Тектоника устройства. Тектоника - зримое отражение в форме изделия существа конструкции и «работы» в ней материала [4]. Высота музыкального центра меньше его ширины, что визуально придаёт конструкции устойчивость; этот эффект усиливают изготовленные из более темного материала динамики, расположенные с обеих сторон ПУ. В свою очередь крышка, изготовленная из прозрачного пластика, облегчает внешний вид устройства. Таким образом тектонический характер формы устройства не нарушается.

.        Контраст и нюанс. Контраст означает резко выраженные отличия между однородными свойствами или качествами элементов. Нюанс означает небольшие слабовыраженные отличия свойств или качеств элементов [4]. В магнитофоне наблюдается контраст расположения компонентов: вертикально расположенные кнопки поз. A,B,I,J,K,L(прил.Б) и разъём поз.Q (прил.Б) контрастируют с горизонтально расположенными рядом кнопок поз.C,D,E,F,H (прил. Б), поворотными ручками поз. N,P (прил.Б), дисплеем поз.G (прил.Б) и лотком для дисков поз.О (прил.Б); так же присутствует контраст размеров (кнопки поз.C,D,E,F,H (прил.Б) и поворотные ручки поз. N,P (прил.Б)) и цветовой контраст между светлыми кпопками поз. A-F, H-L(прил.Б), поворотными ручками поз. N, P(прил.Б) и темной передней панелью. Данные контраст не является слишком резким, что не нарушает композиционную связь элементов, а так же придаёт ей выразительность и запоминаемость. В качестве нюанса выступает переход с серого цвета на белый (кнопки поз. A-F, H-L (прил.Б) и поворотные ручки N,P (прил.Б) выполнены в сером цвете, а подписи к ним (поз. 1-3, 5-17, 19-24, прил.В) - в белом). Также в композиции магнитофона соблюдаются следующие принципы композиционного построения:

)        Принцип повторяемости. Он проявляется в повторении округлой формы органов управления и их цветовом решении (поз. A-F, H-L, N,P прил.Б). Но при всем этом компоненты в общем не слишком похожи между собой, что не лишает композицию художественной выразительности.

)        Принцип соподчинённости. Все элементы композиции музыкального центра упорядочены относительно композиционных центров своих функциональных частей.

)        Принцип равновесия. Все функциональные части композиции устройства уравновешены относительно вертикальной и горизонтальной осей.

)        Принцип единства. В музыкальном центре соблюдается принцип есдинства, т.к все компоненты выполнены в одном стиле: единый способ декоративного оформления деталей (напр. на кнопках поз. I,J,K,L (прил. Б) у индикаторов одинаковая подсветка), единая система графических знаков и симолов (большинство надписей одинаковой высоты, цвета и стиля текста), однотипность комплектующих элементов (все кнопки и ручки имеют круглую либо закруглённую форму), единая цветовая гамма (как видно из Приложения А, устройство выполнено в черном цвете, с серыми кнопками, без ярких компонентов). Стилевое решение разработчиков устройства целостно и органично.

Таким образом, у музыкального центра несложная завершенная композиция и эстетичный внешний вид. ПУ не перегружена компонентами, что положительно влияет на общую композицию. Классические формы ПУ смогут хорошо вписаться в любую обстановку. Универсальность дизайна позволяет удовлетворить эстетические потребности большинства потребителей.

         Анализ цветового решения лицевой панели

Цвет - свойство тел вызывать определённые зрительные ощущения в соответствии со спектральным составом и интенсивностью отражаемого или испускаемого видимого излучения. Хроматические цвета содержат все спектральные цвета и их оттенки, ахроматические же отличаются друг от друга только светлотой [4].

На ПУ музыкального центра TEAC LP-R400 использованы следующие цвета:

-ахроматические

белый (с=0,9)

серый (с=0,81),

черный (с=0,0,4),.

-хроматические

голубой (0,6)

красный (0,12)

Цвета подобраны таким образом, что их сочетание не утомляет глаз. Все компоненты на ПУ хорошо заметны, что подтверждается в разделе 4.

При переводе взгляда со светлой поверхности на темную и наоборот требуется определённое время для адаптации (привыкания).[4] Для данной ПУ это время будет небольшим, в виду отсутствия резких цветовых переходов и применения цветов с меньшим временем адаптации.

При длительном воздействии цвета на глаз его чувствительность к восприятию этого цвета снижается, в виду цветового утомления. Чем насыщеннее цвет, тем сильнее и раньше начинается утомление. В виду отсутствия ярких и насыщенных цветов, цветовое утомление будет слабым.[4]

При синтезе цветового решения РЭС обычно пользуются цветовыми гармониями по следующим схемам на рис. 9.1 [4]:

контрастная, сочетающая взаимнодополнительные цвета (красный - зелёный, оранжевый синий и т.д.)

нюансная, сочетающая близкорасположенные оттенки одного цвета разной насыщенности.

гармония «цветовая триада», сочетающая 3 цвета, разностоящие на цветовом круге.

Рис. 9.1 - Схемы цветовых гармоний: контрастная, нюансная и «цветовая триада» (слева направо соответственно)

Т.к. в нашем устройстве сочетаются три ахроматических (белый, серый, черный) и два хроматических (голубой и красный) цвета, то данные гармонии неприменимы для анализа цветового решения лицевой панели.

Цвет способен вызывать различные эмоциональные реакции человека. Приведем психологические ассоциации применённых цветов:

Красный - теплый, тяжелый, возбуждающий

Голубой - холодный, лекгий, успокаивающий

Белый - лёгкий

Серый - легкий

Черный - тяжелый, угнетающий [4]

Исходя из данных, можно сделать вывод, что данное цветовое решение не будет оказывать раздражающего действия на человека, в виду компенсации тяжелых, угнетающих цветов, легкими и успокаивающими.

ПУ выделяется цветовыми зонами, что уменьшает время информационного поиска. Помещение освещается лампами накаливания (см. раздел 1). Т.к. в спектре ламп накаливания почти полностью отсутствует синее и фиолетовое излучение, то присутствующий на ПУ голубой цвет несколько зеленеет. У оператора происходит неадекватное восприятие этого цвета.

Матовая фактура поверхности маскирует ее дефекты и обеспечивает большую устойчивость внимания, так как отсутствие бликов не утомляет взгляд оператора. На ПУ присутствуют индикаторы, светящиеся зелёным (поз. 22 прил. В) и красным (поз. 21 прил. В) цветом. Данные цвета вызывают наименьшее цветовое утомление.

Экспертное заключение

В данной работе был подвержен анализу на соответствие инженерно-психологическим и эргономическим требованиям музыкальный центр TEAC LP-R400.

.        Расчет размеров ПУ музыкального центра показывает, что фактическая площадь ПУ музыкального центра TEAC LP-R400 удовлетворяет требованиям инженерной психологии и эргономики. ПУ не является перенасыщенной какими-либо компонентами, и при работе с данным устройством у оператора не будет наблюдаться дезориентация или потеря внимания.

.        Расчёт соответствия размеров компонентов требованиям показывает, что подавляющее число надписей и символов (все кроме поз поз. 10, 11, 22, 24 прил.В) не соответствуют им, т.е. явление параллакса при взгляде на ПУ под углом не учитывается. Это ведёт к перенапряжению глаз оператора, в связи с неразборчивостью компонентов и др. Для устранения этих недостатков ПУ необходимо заменить сложные компоненты простыми, а также увеличить их размеры. Однако, вместе с увеличением размеров компонентов может потребоваться увеличить и размеры самой ПУ, чтобы внимание оператора не рассеивалось на близко расположенные друг к другу компоненты.

.        Расчёт светотехнических характеристик лицевой панели показал, что опять же не все компоненты отвечают требованиям комфортной работы оператора. Контрастность этих компонентов (поз. 21, 22 прил. В в активном режиме) недостаточна для чёткого восприятия. Поэтому необходимо изменить их цвет для достижения соответствия требованиям.

.        Расчет эргономических характеристик лицевой панели показал, что все органы управления соответствуют требованиям. Оператор должен приложить небольшое усилие, чтобы нажать кнопку или повернуть рукоятку, но одновременно ощущать сопротивление, чтобы удостовериться в совершении действия. Также случайные воздействия не должны оказать влияние на смену положения или нажатие органа управления.

.        Расчёт времени информационного поиска показал, что время поиска компонентов (органы управления и индикации) по различным признакам осуществляется оператором за очень маленькие промежутки времени. Это означает, что у оператора не составляет затруднения найти необходимый компонент даже при первом знакомстве с ПУ устройства.

.        Расчет алгоритма работы оператора показал, что работа оператора с музыкальным центром TEAC LP-R400 полностью удовлетворяет требованиям инженерной психологии и эргономики и логически не загружена, т.е. оператор быстро освоится и не будет испытывать затруднений при работе с устройством, после изучения инструкции применения.

.        Анализ композиционного построения музыкального центра показал, что её композиция по своей тектонике является устойчивой, масштабность соблюдается. Композиция ПУ является симметричной уравновешенной, метрические повторы делают ее завершённой. Таким образом. композиция TEAC LP-R400 отвечает нормам дизайна.

.        Цветовое решение, применяемое в магнитофоне довольно простое, но отвечает всем эстетическим требованиям. Используемые цвета гармонично вписываются в общий дизайн устройства, не вызывают цветового утомления.

Проведя инженерно-психологический и эргономический анализ музыкального центра TEAC LP-R400, можно утверждать, что ПУ по некоторым параметрам не отвечает необходимым требованиям. Это работу оператора, но в связи с тем, что музыкальный центр не является сложным устройством, применяется в быту, разовыми циклами, не длительное время (после первоначальной настройки устройства, присутствие оператора практически не требуется, так же как и при последующих включениях), работа с ним практически не скажется на психологическом и физическом здоровье оператора. В связи с этим применение кассетного магнитофона с точки зрения инженерной психологии и эргономики допустимо.

Список литературы

1.       Инженерно-психологический анализ панелей управления РЭС: Методическое пособие по дисциплине «Инженерная психология» для студентов специальностей «Моделирование и компьютерное проектирование РЭС», «Техническое обеспечение безопасности» заочной формы обучения. Алефиренко В.М., Боровиков С.М - Минск: БГУИР, 2007. - 32 с.: ил.

.        ЭУМК «Инженерная психология» - БГУИР, 2008. - 230 с

.        Стенд-каталог с цветовыми характеристиками

.        Дизайн бытовых РЭС: метод. Пособие по курсу «КРЭС» для студентов специальности «Конструирование и технология РЭС». Алефиренко В.М., Шамгин Ю.В. - Минск: МРТИ, 1991 - 62с

.        Музыкальный центр TEAC LP-R400. Руководство пользователя