Форма представления и кодирования информации - тре тий аспект ее восприятия. В инженерной психологии и художественном конструировании этот вопрос, всегда занимавший особое место, сегодня представляется достаточно хорошо проработанным. В табл. 4.1. перечислены основные способы визуального кодирования информации [86]. В качестве наиболее распространенных кодов выступают цифры, буквы, геометрические фигуры, их размеры, цвета, пространственная ориентация и др. Каждый код предназначен для отображения определенного вида информации - количественной или качественной.
Таблица 4.1. Характеристика способов кодирования
Кроме того, для каждого способа кодирования характерна возможная допустимая длина алфавита, т.е. число символов данного кода, которые человек способен различать с высокой степенью надежности.
Помимо способов кодирования и длины алфавита в справочниках по инженерной психологии и эргономике даются рекомендации и по другим характеристикам представления информации, таким как угловой размер, контрастность, яркость, контурные очертания, соотношение размеров и т.п. Известны также достаточно простые и эффективные правила конструирования шкал, индикаторов, указателей, счетчиков и других визуальных и невизуальных СОИ.
Однако несмотря на существование хорошей методической базы проектировщики ЧМИ зачастую скованы существующей номенклатурой безнадежно устаревшей серийно выпускаемой аппаратуры. Выходом в таких случаях служит усовершенствование серийных приборов - пример такого усовершенствования, объединившего несколько способов кодирования информации, приведен на рис. 4.14. Однако не только усовершенствование существующих приборов является предметом работы специалистов по человеческим факторам. Наличие на пульте оператора цветного графического дисплея с высоким разрешением дает неограниченные возможности в создании принципиально новых форм представления технологической информации. Рассмотрим несколько примеров таких решений.
Рис. 4.14. Усовершенствованный (слева) и традиционный (справа) прибор [153]
Одной из наиболее прогрессивных форм отображения информации сегодня признаны абстрактные образы, чаще всего - простые геометрические фигуры. Геометрические размеры (такие как длины сторон, радиусы, углы наклона и др.) этих фигур могут использоваться для динамического отображения значений нескольких технологических параметров и состояния различного оборудования. Основным преимуществом такого представления информации является ее интеграция в единый образ, способный быстро и целостно восприниматься человеком. Особенно свойство целостности проявляется в правильных формах, таких как круг или правильный многоугольник.
Подобные формы были использованы для отображения параметров безопасности ядерных реакторов на многих зарубежных АЭС. Восемь важнейших параметров и интегральных показателей масштабируются так, чтобы нормальный режим работы всегда отображался правильным восьмиугольником (рис. 4.15,а). Легко воспринимаемая операторами деформация фигуры свидетельствует о нарушениях условий безопасности (рис. 4.15,б).
Анализ, проведенный в работе [169], показал достаточно высокую чувствительность восприятия человеком искажения формы правильного многоугольника.
Рис. 4.15. Представление состояния процесса, основанное на правильной геометрической фигуре [94]: а — нормальное состояние: б — нарушение
Так, для восьмиугольника, вписанного в круг радиусом 80 мм, порог восприятия искажения наблюдается при сдвиге одной из вершин на 6%, причем деформация наружу воспринимается лучше, чем внутрь. Это означает, что оси должны быть масштабированы так, чтобы любое сколь-нибудь значительное отклонение системы вызвало сдвиг вершины по меньшей мере на 6%.
Эффективный способ представления динамической информации с помощью геометрической фигуры описан в [189]. Основная идея, заложенная в его основу, состоит в следующем.
Большинство переменных, описывающих технологический процесс и состояние оборудования, взаимосвязаны друг с другом. Один из источников этой взаимосвязи - материальный и энергетический баланс, обусловленный законами сохранения вещества и энергии (например, «сколько в трубу втекает - столько же должно и вытекать»). Балансовые соотношения позволяют прогнозировать величину значительной части параметров, расхождение между ожидаемым и фактическим поведением которых воспринимаются операторами как диагностические признаки (например, «если из трубы вытекает меньше, чем втекает, то в трубе течь»).
Как правило, традиционные формы представления информации не ориентированы на отражение баланса - оператору приходится считывать значения параметров, и затем в уме сопоставлять их и делать выводы. Пример традиционного представления простой системы, состоящей из резервуара И двух клапанов, позволяющих регулировать приток и отток воды, приведен на рис. 4.16,а. Процесс заполнения резервуара описывается уравнением
где V(i) - объем воды в резервуаре, Mвх(t) - расход воды на входе, Mвых(t) - расход воды на выходе, р - плотность воды. Оператор может увеличивать или уменьшать уровень воды в резервуаре за счет разницы между притоком и оттоком. Чтобы визуализировать эту разницу, авторы использовали абстрактную геометрическую фигуру (рис. 4.16,б), на основе которой была разработана новая форма представления (рис. 4.16,в). В этой форме легко воспринимаемый угол наклона прямой а непосредственно указывает на направленность процесса (заполнение или осушение резервуара) и его скорость dV(t)/dt.
Подобное же использование прямоугольника для отображения Нормального режима функционирования системы обсуждается в [96]. Значения параметров представляются В виде вертикальных столбиков с изменяющейся высотой.
Рис. 4.16. Представление динамики процесса, основанное на абстрактной геометрической фигуре:
а - традиционное представление; б - геометрическая фигура; в - усовершенствованное представление
Рис. 4.17. Представление состояния параллельных процессов в виде прямоугольника
Один параметр нескольких параллельно функционирующих агрегатов или различные параметры одного агрегата сводятся в одну диаграмму и масштабируются таким образом, чтобы при нормальном соотношении их значений высоты столбиков были одинаковы. Для нормально работающего агрегата на экране отображается «прямоугольник спокойствия». Размер прямоугольник^ в целом может соответствовать нагрузке агрегата. При нарушении соотношения параметров прямоугольник теряет свою форму, что привлекает внимание оператора (рис. 4.17).
В середине 80-х гг. Л. Белтраччи предложил заменить набор одиночных разобщенных параметров теплоносителя на разных участках контура обобщенным представлением термодинамического цикла, который проходит вода, циркулируя по контуру [109]. К различным участкам кривой «температура-энтропия», отображающей этот цикл (рис. 4.18), «привязываются» элементы технологической схемы АЭС (такие как компенсатор давления, цилиндры турбины, насосы и др.), «формирующие» данный участок. Форма и цвет этой кривой позволяют оператору следить за балансными соотношениями и легко обнаруживать аномальные состояния и их причины. Чуть позже на основе этой идеи была создана ЭС, призванная помочь оператору интерпретировать различные виды деформации кривой [140].
