Elementami informacyjnymi są te części maszyny lub stanowiska pracy, które służą
do prezentowania informacji. Ich celem jest przekazywanie człowiekowi - operatorowi
maszyny lub stanowiska pracy - informacji wizualnych (do odbioru wzrokowego),
dźwiękowych (do odbioru słuchem) lub dotykowych (do odbioru przez dotyk).
Elementem sterowniczym jest ta część urządzenia sterującego, na którą
bezpośrednio oddziałuje operator.
Przy projektowaniu elementów informacyjnych i sterowniczych należy uwzględnić
następujące zasady:
łatwość i wygodę obsługiwania - jest to nadrzędna reguła postępowania przy
projektowaniu obiektów technicznych, a tym bardziej elementów
sterowniczych i informacyjnych, które bezpośrednio służą człowiekowi.
Powinny być one zatem dostosowane do jego możliwości psychofizycznych;
elementy informacyjne i sterownicze powinny zapewniać operatorowi łatwe
panowanie nad maszyną i innym wyposażeniem stanowiska pracy; czynności
związane z obsługiwaniem maszyny, a zwłaszcza sterowaniem, nie mogą być
wymuszane rytmem pracy maszyny
łatwość identyfikacji - należy dążyć do tego, aby elementy informacyjne i
sterownicze były łatwe do rozpoznania, a przekazywane przez nie treści były
łatwe do zrozumienia przez człowieka
zgodność z oczekiwaniami użytkownika (stereotypami) - funkcje, ruchy czy też
pozycje elementów sterowniczych i informacyjnych powinny być zgodne z
dotychczasowymi przyzwyczajeniami i nawykami operatora (np. zapalenie się
czerwonej lampki powinno oznaczać nieprawidłowość, ruch wskazówki w
prawo - zwiększanie się wskazywanej wartości)
minimalizowanie błędów operatora - elementy sterownicze i informacyjne oraz
ich wzajemne powiązania powinny minimalizować możliwość popełnienia
błędu przez operatora
możliwość indywidualizacji i łatwość nauki - powinno być zapewnione łatwe
dostosowanie poszczególnych elementów sterowniczych i informacyjnych do
indywidualnych wymagań i możliwości psychofizycznych użytkowników oraz
łatwe uczenie się ich obsługiwania, nawet niezależnie od różnic kulturowych
operatorów.
Projektowanie elementów informacyjnych
Ze względu na rodzaj przekazywanej informacji rozróżnia się elementy informacyjne
wizualne
dźwiękowe
dotykowe (wyczuwane dotykiem).
Elementy wizualne
Elementy wizualne są stosowane najczęściej. Ze względu na postać przekazywanej
informacji można je podzielić na:
elementy cyfrowe, które przekazują informacje kodem numerycznym
elementy alfanumeryczne, które przekazują informacje w postaci kombinacji
liter i cyfr
elementy analogowe, które przekazują informacje w postaci funkcji długości,
kąta lub innego wymiaru, np. wychylenie wskazówki na tle skali.
Aby informacje wzrokowe mogły być odebrane, elementy informacji wizualnej
powinny znajdować się w zasięgu pola widzenia operatora, w którym wyróżniono:
strefę zalecaną do umieszczania elementów wizualnych
strefę dopuszczalną
strefę nieodpowiednią.
Ich oś pokrywa się z naturalną linią widzenia
(zwaną też medianą). Strefy te określono przyjmując naturalne położenie głowy i
oczu podczas obserwacji elementów informacyjnych w stałej pozycji (zalecana jest
pozycja siedząca).
Kolejnym warunkiem dobrego odbioru informacji wizualnych jest dostosowanie
rozmiarów znaków do odległości, z której są rozpoznawane.
W analogowych elementach informacyjnych należy przestrzegać zalecanych
(stereotypowych) kierunków wskazań. Natomiast wymiary kresek podziałkowych
powinny być dobrane w zależności od odległości czytania i natężenia oświetlenia.
Wizualne elementy informacyjne powinny być dobierane stosownie do
przeznaczenia. W tabeli 2 przedstawiono zalecane typy wizualnych elementów
informacyjnych dla następujących rodzajów odbieranych informacji:
odczytu wskazywanej wartości
obserwacji i jedynie odczytów sprawdzających
monitorowania zmian wskazywanych wartości
kombinacji wszystkich rodzajów odbioru informacji.
Analogowe elementy informacyjne powinny być grupowane tak, aby stan normalny
wskazywało jednolite położenie wskazówek wszystkich elementów. Pozwala to na
jednoczesne śledzenie i reagowanie na zmiany wskazań zdecydowanie większej
liczby elementów niż wtedy, gdy nie są one tak zgrupowane
Elementy dźwiękowe
Dźwiękowe elementy informacyjne umożliwiają wszechkierunkowe przesyłanie
komunikatów, a więc mogą one dotrzeć do operatora nawet wtedy, gdy jest on zajęty
realizacją innych zadań. Elementy te należy stosować, gdy:
wzrok operatora jest już zaangażowany w inne działania
przesyłana informacja wymaga natychmiastowej akcji
informacja jest krótka i prosta
operator, ze względów technologicznych, musi przemieszczać się na
stanowisku pracy (co uniemożliwia stosowanie elementów wizualnych).
Sygnał dźwiękowy powinien być łatwo rozróżnialny na tle hałasu otoczenia. Zaleca
się zatem, aby poziomy dźwięku A sygnałów przewyższały o co najmniej 15 dB
poziom dźwięku A hałasu tła i aby ich poziomy dźwięku A były równe bądź wyższe
od 65 db [11]. Częstotliwości sygnałów powinny zawierać się w przedziale od 300 do
3000 Hz, ponieważ ludzkie ucho najlepiej odbiera sygnały dźwiękowe w tym zakresie
częstotliwości. Charakterystyka widmowa sygnału powinna być różna od widma
hałasu tła. Dobrze wyróżnia się z tła np. krótki powtarzający się sygnał, składający
się z dwóch tonów.
Sygnałów dźwiękowych nie należy nadużywać, zwłaszcza w sytuacji, gdy wokół
znajdują się inne stanowiska, których przekazywana informacja nie dotyczy.
Elementy dotykowe
Dotykowe elementy informacyjne umożliwiają przekazywanie informacji poprzez
wrażenia dotykowe (zwykle dłonią lub palcami). W tym celu jest wykorzystywany
przede wszystkim kształt oraz rodzaj i stan powierzchni elementów (twardość,
chropowatość itp.).
Odbierane wrażenia dotykowe muszą być ponadprogowe, tzn. zarówno wyczuwalne,
jak i wyraźnie różniące się od siebie.
Elementy informacyjne rozróżniane dotykiem nie powinny stanowić podstawowego
źródła informacji. Mogą jednak stanowić istotne uzupełnienie informacji w sytuacjach
niedostatecznego oświetlenia lub niemożliwej bądź utrudnionej kontroli wzrokowej.
Ich znaczenie staje się pierwszoplanowe wówczas, gdy operatorami maszyn lub
stanowisk pracy są osoby niewidome lub słabo widzące.
Projektowanie elementów sterowniczych
Elementem sterowniczym jest, jak już wiadomo, ta część urządzenia sterującego, na
którą bezpośrednio oddziałuje operator. Zależnie od tego, która kończyna jest
zaangażowana w to oddziaływanie, można mówić o ręcznych elementach
sterowniczych i nożnych elementach sterowniczych.
Elementy sterownicze mogą być aktywizowane poprzez:
przyciśnięcie - aktywizacja działaniem palca, dłoni lub stopy
ściśnięcie - aktywizacja działania elementu dopiero po wcześniejszym jego
ściśnięciu dwoma lub trzema palcami bądź dłonią
pochwycenie - aktywizacja działania elementu dopiero po uprzednim
uchwyceniu go wszystkimi palcami lub całą dłonią i wykonaniu ruchu.
Istnieje wiele rodzajów ręcznych elementów sterowniczych - od przycisków, dźwigni,
pokręteł do kół sterowniczych. Wymagania dotyczące funkcji sterowania w
powiązaniu z możliwościami operatora
decydują o wyborze określonego elementu. Dany element sterowniczy może być
przydatny w jednej sytuacji, ułatwiając uzyskanie odpowiednich skutków sterowania,
natomiast może być zupełnie nieprzydatny w innej sytuacji. Aby więc zapewnić
bezpieczeństwo, a jednocześnie efektywność sterowania, należy starannie
przeprowadzić dobór tych elementów. Procedurę doboru ręcznych elementów
sterowniczych stosownie do stawianych przed nimi wymagań, wynikających z analizy
sytuacji, w której mają być zastosowane i funkcji, którą mają spełniać, przedstawiono
poniżej.
Przy doborze ręcznych elementów sterowniczych należy uwzględnić następujące
wymagania
a. rodzaj ruchu - liniowy czy obrotowy
b. oś, wzdłuż lub wokół której ma być realizowany ten ruch
c. kierunek ruchu - dodatni czy ujemny względem przyjętego kierunku osi
d. ciągłość ruchu - ciągły czy dyskretny (dwu- czy wielopołożeniowy)
e. wartość siły lub moment siły, niezbędne do aktywizacji
f. dokładność nastawiania (sterowania)
g. prędkość nastawiania (sterowania)
h. potrzeba wzrokowej kontroli pozycji elementów sterowniczych
i. potrzeba dotykowego sprawdzania ich pozycji
j. potrzeba unikania niezamierzonej aktywizacji
k. potrzeba unikania ślizgania się dłoni
l. potrzeba pracy w rękawicach
m. potrzeba łatwego czyszczenia.
Przedstawione wymagania nie zawsze mogą być określane precyzyjnie, na przykład
liczbowo, dlatego też procedura doboru elementów sterowniczych proponuje system,
który umożliwia ich efektywne uściślanie.
Procedura doboru ręcznych elementów sterowniczych składa się z następujących
etapów:
etap I - określenie wymagań od a) do g)
etap II - określenie, które z ręcznych elementów sterowniczych spełniają te
wymagania; jeśli żaden element ich nie spełnia, to należy dokonać ponownej analizy
i ewentualnej korekty stawianych wymagań, a jeśli nie przynosi to pożądanych
efektów, to należy dokonać zmian w projektowanej maszynie lub stanowisku pracy
etap III - określenie wymagań od h) do m)
etap IV - określenie, które z wybranych w etapie II ręcznych elementów
sterowniczych najlepiej spełniają wymagania od h) do m); jeśli żaden element nie
spełnia tych wymagań, to należy postąpić jak w etapie II.
I etap doboru elementów sterowniczych rozpoczyna się od scharakteryzowania ich
ruchów według pierwszych czterech wymagań (a ÷ d). Należy określić, czy ruch ma
być liniowy, czy obrotowy (przyjmuje się, że sterowanie długimi dźwigniami odbywa
się liniowo) i ustalić oś, wzdłuż lub wokół której będzie się on odbywał. Następnie
należy określić kierunek ruchu („+” - zgodnie z kierunkiem osi, „-” - przeciwnie do
kierunku osi, „+/-” - w obydwu możliwych kierunkach) oraz ustalić, czy będzie to ruch
ciągły (dla ruchu obrotowego - określić, czy jego zakres obejmuje mniej, czy więcej
niż 180o), czy dyskretny (dwu- czy wielopołożeniowy).
Jeśli działanie elementu sterowniczego jest powiązane z elementem informacyjnym,
to należy zapewnić zgodność jego wskazań z ruchami elementu sterowniczego (np.
ruchowi pokrętła w prawo powinien odpowiadać taki sam ruch wskazówki elementu
informacyjnego).
Kolejnym krokiem procedury doboru elementów sterowniczych jest ustalenie sił lub
momentów sił potrzebnych do ich aktywizacji oraz zakwalifikowanie ich do jednej z
pięciu klas według tabeli 3. Należy przy tym uwzględnić płeć operatora. Jeśli
operatorami będą kobiety i mężczyźni, to do dalszego postępowania należy przyjąć
wartości odnoszące się do kobiet.
Następnie należy określić wymagania dotyczące dokładności (f) i prędkości (g)
nastawiania elementu sterowniczego oraz zakwalifikować je do jednej z pięciu klas
według tabeli 4 Dokładność nastawiania zależy od wielu czynników, a w
szczególności od:
rodzaju ruchu (ciągły czy dyskretny)
powiązania sterowania z informacją o jego wynikach
sił lub momentów sił
prędkości nastawiania.
Dla ruchu dyskretnego błąd nastawiania zależy od liczby pozycji. Nie należy
stosować więcej niż 24 pozycje nastawiania. Dla elementów sterowniczych 2-
pozycyjnych wymagania są najmniejsze, a dla 24-pozycyjnych - największe. Jeśli
element sterowniczy ma więcej niż 3 położenia, to powinna być podana informacja
wizualna dotycząca każdej pozycji. Informacja wizualna powinna być przedstawiona
w formie zrozumiałej dla populacji użytkowników. Należy unikać oznaczania
poszczególnych pozycji cyframi (1,2,3...) lub literami (A,B,C,...), z wyjątkiem, kiedy
dotyczy to skali.
W przypadku ruchu ciągłego największy wpływ na dokładność ma powiązanie
sterowania z informacją o jego wynikach uzyskiwaną z elementów informacyjnych lub
z realizowanego procesu. Dużą dokładność osiąga się przy zapewnieniu takiego
powiązania i małych siłach. Jeśli czas sterowania jest limitowany i krótki, to
wymagania co do dokładności powinny być najwyższe.
Prędkość nastawiania zależy od czasu potrzebnego do dosięgnięcia elementu
sterowniczego i czasu jego aktywizacji. Najkrótsze czasy aktywizacji uzyskuje się dla
elementów aktywizowanych przez przyciśnięcie, dłuższe dla elementów, których
aktywizacja wymaga ściśnięcia, a najdłuższe - przy pochwyceniu. Najkrótszy czas
uzyskuje się dla przycisku grzybkowego, aktywizowanego dłonią, i dlatego jest on
powszechnie stosowany do wyłączania awaryjnego.
Po określeniu omówionych powyżej wymagań (a - g) należy przejść do II etapu, czyli
dokonać wstępnego doboru ręcznych elementów sterowniczych.
III etap doboru urządzeń sterowniczych to określenie wymagań od h) do m) i ich
zakwalifikowanie według tabeli 4. Ostatni - IV etap polega na porównaniu
powyższych wymagań (h - m), w taki sam sposób jak w etapie II, z tablicami
rodzajów elementów sterowniczych wraz z realizowanymi przez nie wymaganiami od
h) do m). Jeśli żaden element nie spełnia postawionych wymagań, należy dokonać