Принципы построения пультов управления

МИНИСТЕРСТВО ТРАНСПОРТА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

(МИНТРАНС РОССИИ)

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ВОЗДУШНОГО ТРАНСПОРТА

(РОСАВИАЦИЯ)

ФГОУ ВПО «САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ГРАЖДАНСКОЙ АВИАЦИИ» 
 
 
 
 

     Реферат по дисциплине: авиационная эргономика

     На тему: принципы построения пультов управления 
 
 

     Выполнила: студентка ФАМ 684 группы

     Калиниченко Александра

     Проверил: Голубев А.В. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     Санкт - Петербург

     2010

      Содержание

     Введение…………………………………………………………стр.3

     Цель………………………………………………………………стр.3

     Актуальность…………………………………………………….стр.4

     Значимость……………………………………………………….стр.4

1. Общее понятие пульта управления…………………….….стр.5
2. Устройство пульта управления……………………….…...стр.6
3. Требования к пульту управления……………………...…..стр.9
4. Общие эргономические требования (ГОСТ 23000-78)…..стр.12

Выводы……………………………………………….………….стр.14

Список литературы………………………………….………......стр.15

Введение

  Что такое пульт управления? Пульт управления - устройство для контроля и управления работой устройств и процессов, эти приспособления мы встречаем постоянно в своей повседневной жизни, начиная с выключателя света до мобильного телефона и компьютера. Но речь пойдёт о пультах управления предназначенных для использования в авиации, это совокупность приборов и панелей управления на борту воздушного судна: кабина пилотов, а также пульт управления диспетчера (УВД).

   Так как мы создаем не просто пульт управления, а сложную систему взаимодействия машины и человека, то целесообразно прибегнуть к помощи такой науки, как эргономика. Без знания основ эргономики невозможно рациональное построение пультов управления, но не только одна эргономика занимается этим, без других технических и гуманитарных наук также невозможно успешное конструирование необходимого оборудования. 

Цель

   Раскрыть основные особенности построения пультов управления, и дать им краткое разъяснение. Привести ГОСТы по общим эргономическим требованиям. Выделить основные функциональные узлы управления и отображения информации, описать и объяснить принцип размещения. Ответить на вопрос, в каком направлении развивается технология построения пультов управления.  
 
 
 
 
 
 

Актуальность

    Актуальность данной проблемы не оставляет никаких сомнений. На данном этапе развития техники, науки и бизнеса грамотное построение рабочих систем, таких как пульты управления, приборы, электронные панели и др. имеет первостепенное значение. Ведь мозг управления любым процессом - это ни что иное как пульт управления. Невыполнение даже одной незначительной функции (или её неправильное выполнение) может повлечь за собой человеческие жертвы, а также другие непоправимые последствия. Не стоит забывать, что мы имеем дело с огромными экономическими ресурсами. Поэтому на конструкцию и тестирование пультов управления выделяется достаточно много сил и финансов. Как известно, безопасность имеет приоритетное значение в авиации, поэтому обеспечение безопасности полётов обязательно включает в себя наличие исправных, проверенных и стопроцентно надёжных систем управления.  

Значимость

   Значимость этой проблемы очень велика, так как средства управления используются не только в авиации, они связаны практически со всеми технологическими процессами во всех сферах жизни человека. Этот вопрос имеет первостепенную значимость после задач, связанных с подготовкой авиационных специалистов, в главную очередь пилотов.  
 
 
 
 
 
 

Общее понятие пульта управления

     Пульт управления, устройство в виде стола, колонки, стенда и т.п. с размещенными на его лицевых частях (панелях) средствами отображения информации и органами управления, с помощью которых оператор (часто группа операторов) воздействует на управляемые объекты (процессы), их качественные либо количественные характеристики. Пульт управления -- основной элемент рабочего места оператора, одно из основных средств взаимодействия человека и машины. Различают местные пульты управления, находящиеся непосредственно на объекте управления (например, пульт управления тепловоза или самолёта, станка с программным управлением, автоматические линии и т.п.), и дистанционные, с которых управление осуществляется на расстоянии средствами телемеханики (например, пульт управления энергосистемы, автоматической межпланетной станции и т.п.). В качестве средств отображения информации наиболее часто используют мнемонические схемы, световые табло, различные индикаторы, электроннолучевые трубки и др.; органами управления служат кнопки, клавиши, тумблеры (перекидные переключатели), рычаги, штурвалы. 

     В зависимости от основных функций, выполняемых операторами, различают пульты: оперативного управления, обеспечивающие подготовку принятия решений и выдачу команд, распоряжений и т.п.; информационно-справочные, служащие для посылки запросов и получения справок о состоянии управляемой системы или её отдельных звеньев, а также для подготовки, передачи и приёма символьной (знаковой) или графической информации; ручного ввода данных, обеспечивающие оперативный ввод информации в символьной или графической форме; функционально-технологического контроля, при помощи которых осуществляют оперативный контроль за исправностью технических средств и каналов связи систем управления; электронных вычислительных машин (ЭВМ), с помощью которых реализуются связи операторов с ЭВМ, а также производится отладка машинных программ; комбинированные, совмещающие в разных сочетаниях перечисленные функции. 
 

     Устройство пульта управления

       При проектировании пульта управления, кроме решения задачи их технического совершенствования, учитывают рекомендации эргономики, инженерной психологии, технической эстетики. Конструкция пульта управления и расположение его элементов должны обеспечивать требуемые скорость, точность, надёжность и безопасность деятельности оператора, простоту и экономичность технического обслуживания в нормальных и аварийных условиях, а также комфортные условия труда и быстроту формирования навыков у операторов при обучении. Для этого пульты управления должны отвечать ряду требований, важнейшие из которых -- санитарно-гигиенические (оптимальные или допустимые температура, относительная влажность воздуха, освещённость на рабочем месте и т.п., а также отсутствие или ограничение до допустимых уровней шума, вибрации, радиационного излучения и пр.), антропометрические и биомеханические (обеспечение наиболее удобной рабочей позы, рациональное размещение органов управления), психофизиологические (создание условий для наилучшего восприятия информации с учётом размера, формы, яркости, контрастности, цвета и пространственного положения средств отображения информации, а также для обеспечения быстроты и точности реакции оператора на получаемую информацию). Требования технической эстетики реализуются в художественно-конструкторских решениях пульта управления. 

  Основой рабочего места являются пульты и панели, на которых размещены органы управления (кнопки и клавиши, тумблеры, поворотные ручки, маховики, вращающиеся переключатели, ножные педали) и средства отображения информации. Они должны обеспечивать удобные и достаточное по размерам рабочее пространство для операторов, их свободный подход к месту, место для ведения записей, просмотра и хранения текущей информации (при необходимости). 
 

Наиболее часто применяются три формы пультов:

• фронтальная, при возможности размещения всех органов управления в пределах зон максимальной и допустимой досягаемости, а средств отображения информации - в пределах зоны центрального и периферического зрения;
• трапециевидная, в этом случае при большом числе органов управления, часть из них частично располагают на боковых панелях, развернутых относительно фронтальной плоскости под углом 90 - 120 ^о;
• многогранная или полукруглая, применяется при значительном числе органов управления и средств отображения информации. Боковые панели располагают таким образом, чтобы они были перпендикулярны линии взора оператора. Минимальный размер полукруглого пульта для одного оператора должен быть 1200мм.

     Кнопочные и клавишные переключатели применяются для осуществления операций быстрого включения и выключения аппаратуры, выбора нужного параметра, набора и ввода логической и количественной информации и команд управления. Кнопочный переключатель срабатывает от сетевого - от перемещения (вращения) клавиши вокруг смещенной оси. Располагают кнопки и клавиши в ряд горизонтально с расстоянием между кромками кнопок не менее 5мм, а в особых случаях и вертикально с использованием функционально-цветового кодирования.

     Для сокращения времени ввода управляющих воздействий кнопочные, и клавишные переключатели выполняются с обратной связью.

     Тумблеры применяются в качестве выключателей и переключателей для реализации функций, требующих двух или трех дискретных положений. На панелях тумблеры располагают горизонтальными рядами. Расстояние между приводными элементами соседних тумблеров должно быть не менее 20мм, а при одновременном действии несколькими пальцами - 16 мм .

     Рычаги управления предназначены для точного регулирования, включения - выключения оборудования путем непосредственного перемещения регулируемого органа без применения промежуточных усилительных устройств. Перемещение может осуществляться в зависимости от усилий, с разной частотой, одной или двумя руками.

     Выключатели и переключатели поворотные предназначены для плавной или ступенчатой регулировки или переключения, когда необходимо получить более трех положений. Расстояние между поворотными ручками должно быть не менее 25мм, при рациональном угле поворота до 80 ^о. В граничных положениях выключатели должны иметь стопорные фиксаторы.

     Маховики и штурвалы применяются для медленного вращения и точного поворота или перемещения части орудия труда при значительных усилиях на оси (более 100 Н). Центр маховика располагается на высоте 230 мм от поверхности сиденья или высоте 900 - 1050 мм от пола при работе в положении стоя. Для получения информации о перемещении маховиков и штурвалов они снабжаются указателем или счетчиком числа оборотов.

     Ножные педали используют при больших усилиях и небольшой точности ввода управляющих воздействий, а также для сокращения времени управления и уменьшения нагрузки на руки.

     Ширина педали должна быть не менее 60 мм и иметь рифленую поверхность, а в некоторых случаях и закраину для предотвращения соскальзывания ноги.

     Положение и направление перемещения органов управления при реализации управляющих воздействий типа: пуск, включено, увеличение, плюс, подъем, открывание, вперед, вправо и вверх, должно быть следующим:

• кнопочные и клавишные переключатели - нажатое положение;
• тумблеры и рычаги управления - перемещение снизу вверх, слева направо, от себя;
• поворотные переключатели и выключатели, маховики и штурвалы - перемещение по часовой стрелке;
• ножные педали - нажатое состояние.

     Положение и направление перемещения органов управления при реализации управляющих воздействий типа: стой, отключено, выключено, уменьшено, минус, спуск, закрывание, назад, влево, вниз должно быть следующим:

• кнопочные и клавишные переключатели - отпущенное положение;
• тумблеры и рычаги управления - перемещение сверху вниз, справа налево, на себя;
• поворотные переключатели и выключатели, маховики и штурвалы - перемещение против часовой стрелки;
• ножные педали - отжатое положение.

Требования к пульту управления

     Пульт управления - основной функциональный элемент рабочих мест с автоматизированным управлением, от рациональной организации которого зависит эффективность и надежность работы оператора и системы в целом. Он должен удовлетворять следующим основным требованиям:

• поверхность пульта должна обеспечивать отражение светового потока, исключающее появление бликов в поле зрения оператора;
• на пультах, предназначенных для управления однотипными объектами, должно соблюдаться одно и то же размещение наиболее важных, часто используемых и аварийных средств отображения информации (СОИ) и органов управления (ОУ);
• пульты при необходимости должны оборудоваться выдвижными ящиками для хранения документации и выдвижными досками для ведения записей и размещения дополнительных переносных приборов;
• пульт для работы оператора в положении сидя должен иметь пространство для ног оператора с размерами не менее: по высоте - 600 мм, по глубине на уровне колен и пола - соответственно 400 и 600 мм, по ширине - 500 мм;
• панели пультов не должны иметь посторонних элементов, затрудняющих работу оператора или отвлекающих его внимание: неоправданные назначением пульта выступы, углубления, разноплоскостность и т. п.

     Эргономический расчет характеристик пультов управления сводится в основном к определению размеров и формы пульта, правильному выбору СОИ и ОУ в зависимости от задачи, стоящей перед оператором, оптимальному их размещению.

     На вертикальной панели - выносном табло - располагается мнемосхема станции, содержащая большое число СОИ. При этом весьма важно рассчитать размеры табло таким образом, чтобы обеспечить нормальные условия восприятия информации. Нижняя граница табло определяется с таким расчетом, чтобы пульт управления не закрывал расположенные на табло СОИ. Горизонтальная панель используется для размещения ОУ.

     Размеры пульта управления и табло определяются антропометрическими характеристиками человека-оператора и его рабочей позой. Основной рабочей позой дежурного по станции является поза «сидя», поэтому при расчете геометрических размеров табло используются следующие антропометрические признаки:

• высота глаз над уровнем пола в положении сидя - h_гл = 110см;
• длина вытянутой руки - l_рук = 70,3см.

Рекомендации размещения органов управления:

• ОУ должны отстоять от передней поверхности оператора не менее чем на 150 мм;
• наиболее важные и очень часто используемые ОУ, должны быть расположены в оптимальной зоне моторного поля, ограниченной по горизонтали ± 30 ^о и расстоянием от переднего края рабочей поверхности 300 мм;
• менее важные и часто используемые ОУ должны располагаться в зоне легкой досягаемости моторного поля, ограниченной по горизонтали       ± 60 ^о и расстоянием от переднего края рабочей поверхности 400 мм;
• редко используемые ОУ размещают в зоне досягаемости моторного поля, причем, за границами нулевой отметки размещают лишь вспомогательные ОУ;
• должна быть обеспечена последовательность считывания информации и очередность использования ОУ;
• при работе двумя руками ОУ размещают таким образом, чтобы не было перекрещивания рук;
• надписи предпочтительнее размещать над обозначаемым ОУ, они должны быть краткими, но ясными, не допускающими различных толкований;
• все символы, используемые в надписях должны относиться к единому алфавиту;
• при наличии на пультах управления большого количества кнопок производят их группирование. При горизонтально-цветовом группировании кнопки располагаются горизонтальными рядами, от 5 до 20 кнопок. Кнопки делятся на группы не более 5 штук в каждой. Нечетные группы окрашивают одним цветом, четные группы - другим цветом или, при хорошей освещенности пульта, оттенком цвета;
• при наличии на пульте большого числа тумблеров их следует кодировать формой, размером, цветом;
• при размещении тумблеров на пульте управления в ряд, расстояние между их осевыми линиями должно быть не менее 19 мм, а при размещении в глубь пульта - не менее 25 мм;
• если тумблеры перекидываются в противоположных направлениях, их концы должны быть удалены друг от друга на расстояние не менее 19 мм.

Общие эргономические требования (ГОСТ 23000-78) 

    Настоящий стандарт распространяется на пульты управления стационарных объектов с индивидуальными рабочими местами и устанавливает общие эргономические требования к расположению средств отображения информации и органов управления на панелях пультов.

     1. ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ

          1.1. Пульты управления должны соответствовать требованиям ГОСТ 12.2.003-74

        1.2. Поверхности пультов управления должны обладать диффузным или направленно-рассеянным отражением светового потока, исключающим появление бликов в поле зрения оператора.

          1.3. При разработке пультов, предназначенных для управления однотипными объектами, должно соблюдаться одно и то же размещение наиболее важных для процесса управления, часто используемых и аварийных органов управления и средств отображения информации.

          1.4. При необходимости пульты управления могут оборудоваться выдвижными ящиками для хранения документации и выдвижными досками для ведения записей и размещения дополнительных переносных приборов. Кресло для оператора должно соответствовать ГОСТ 21889-76. 

           1.5. Пульты управления для работы в положении сидя должны иметь пространство для ног оператора с размерами (мм) не менее:

          600 - по высоте;

          400 - по глубине (на уровне колен);

          600 - по глубине (на уровне пола);

          500 - по ширине.

          Для удобства работы оператора у пультов должна предусматриваться подставка для ног.

               1.6. При необходимости обзора пространства поверх пульта управления высота пультов для работы в положении сидя не должна быть более 1100 мм от пола.

            1.7. Средства отображения информации, устанавливаемые на пультах управления, должны соответствовать требованиям ГОСТ 22902-78 и ГОСТ 21829-76.

           1.8. Средства звуковой сигнализации, устанавливаемые на пультах управления, должны соответствовать требованиям ГОСТ 21786-76.

          1.9. Мнемосхемы и мнемознаки, наносимые на лицевые части панелей пультов управления, должны соответствовать требованиям ГОСТ 21480-76.

           1.10. Надписи и обозначения, не относящиеся непосредственно к работе оператора (заводской номер, фирменный знак и т.п.), не должны располагаться на лицевых частях панелей пультов управления. 
 
 
 

Выводы

   В данной работе я рассмотрела основные особенности построения пультов управления и привела ГОСТы по общим эргономическим требованиям. Также рассмотрела основные узлы управления и отображения информации и принципы их размещения. 

На данном этапе, идёт политика стандартизирования пультов управления, то есть любой человек сможет управлять данной системой.

В современном мире, техника и технологии совершенствуются с каждым днём, но основные постулаты конструирования не меняются. Я считаю, что данное направление будет динамично развиваться в будущем, и развитие техники будет лишь означать увеличение комфорта и безопасности как пассажиров, так и авиаспециалистов.   
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Литература 

1. Абрамов А.А. Основы эргономики. Учеб. пос. - М.: РГОТУПС, 2001г., 194 с.
2. Эргономика. / Под ред. В.В. Адамчука. Учеб. пос. - М.: ЮНИТИ, 1999г., 296 с.
3. Методические указания РГОТУПС 9/12/3, Москва 2004г.