Мунипов В.М., Зинченко В.П. Эргономика. Программа книгоиздания России

• Название: Программа книгоиздания России
• Анкор: Мунипов В.М., Зинченко В.П. Эргономика.docx
• Дата: 14.05.2017
• Размер: 4.12 Mb.
• Имя файла: Мунипов В.М., Зинченко В.П. Эргономика.docx
• Тип: Программа; #7546
• страница: 49 из 64

8.2. Эргономические исследования и разработки средств ввода информации
На первых этапах развития вычислительной техники упор делался на развитие аппаратных средств. С ними же по преимуществу были связаны эргономические исследования и разработки. Решались вопросы выбора и проектирования средств ввода информации: клавиатуры, изометрического или изотонического джойстика, шара трассировки, мыши, светового пера, сенсорного экрана и графического планшета (дигитайзера), а также устройств распознавания речи и рукописного текста. Наибольшее число эргономических исследований и разработок было связано с клавиатурой — наиболее распространенным средством ввода алфавитно-цифровой информации.

Изучение работы на клавишных аппаратах проводится во многих странах, а в отдельных из них стало чуть ли не'ключевой проблемой эргономики. Например, эргономика в Австралии получила мощный импульс развития в результате "эпидемии" травм, связанных с использованием электронных клавиатур. В мае 1985 г. в одной из новозеландских газет была опубликована статья о тридцатилетней австралийке М.Гильберт, которая за короткий срок стала одной из лучших в стране операторов клавишных аппаратов, печатая 110 слов в минуту, работая по 8 часов в день. Однако очень скоро она вынуждена была уйти с работы. "Она смотрит на свои руки так,— пишет журналист,— как если бы они в действительности были не ее собственными. Ее пальцы, некогда столь ловкие и проворные, теперь безобразно распухли, загнулись, как в эмбриональном состоянии, и стали бесполезными. Эти руки, некогда столь умелые, — онемевшие, неуклюжие руки. При прикосновении к ним ощущаешь их холод" (рис. 8-2).

279

Самое коварное, что операторы не распознают симптомов этого заболевания; поскольку они часто проявляются в ночное время, то их не связывают с работой. Несомненно, М.Гильберт и не представляла, что ждет ее впереди, когда ночью у нее заболел безымянный палец. Клавиатура терминалов ЭВМ и работа на ней имеет много сходного с традиционной работой на электронной пишущей машинке, родословная которой восходит к 1714 г., когда английским инженером Г.Миллем было создано то, что, по всей вероятности, можно назвать первой пишущей машинкой. Создание первой настоящей механической пишущей машинки в 1867 г. приписывают американскому печатнику, издателю и политическому деятелю К.Л.Шоулз (рис. 8-3). На рубеже столетий механические пишущие машинки распространились по всему миру (рис. 8-4), в 60-е и 70-е годы стали завоевывать популярность электрические машинки, а в 80-х годах появилась электронная пишущая машинка. К концу XX столетия механические пишущие машинки производят очень немногие фирмы.

Механическая пишущая машинка оставила в наследство свою клавиатуру и освященное временем расположение клавиш, известное сочетание "Кью—дабл'ю—и— ар—ти—уай", которое характерно для уже более современных информационных процессоров. Это расположение один из историков пишущей машинки, У.Бичинг, назвал "величайшим фокусом всех времен". Похоже, что К.Л.Шоулз обнаружил, что клавиши, расположенные в алфавитном порядке, часто приводили к заклиниванию рычагов с буквами. Согласно одной из версий, его двоюродный брат предложил ему расположить клавиши таким образом, чтобы наиболее часто встречающиеся буквы находились по разные стороны матричной корзинки. Отсюда и "Кыо—дабл'ю—и—ар—ти—уай"— расположение, которое Шоулз объявил "научным"...

Рабочие циклы при работе на клавишных аппаратах, как правило, многократно повторяются. Большое их число за рабочую смену приводит к нервно-мышечному утомлению, которое может быть основным этиологическим фактором мышечного перенапряжения и возникновения профессиональных заболеваний рук. В возникновении этих заболеваний существенную роль играет рабочая поза, а также форма, размеры и расположение клавиатуры. Клавиатура механической пишущей машинки, созданной в 1867 г., состояла их четырех параллельных рядов клавиш. Работа на такой клавиатуре неудобна, так как вынуждает к неестественному положению запястий и кистей. Перпендикулярность кистей по отношению к рядам клавиш влечет за собой поворот предплечий и запястий внутрь и разведение локтей в стороны. На электронной пишущей машинке работа облегчена за счет уменьшения механического сопротивления клавиш, однако отмеченные недостатки традиционной клавиатуры остались.

Проведя цикл исследований работы на клавишных аппаратах и обобщив результаты изучения ее другими учеными и специалистами, А.С.Аруин и В.М.Зациорский следующим образом характеризуют биомеханику этой работы [16]. В большинстве случаев ширина клавиатуры меньше ширины плеч работающего; например, на стандартной пишущей машинке ширина клавиатуры 220 мм, а среднее расстояние между локтевыми суставами у мужчины составляет около 500 мм. В результате во время работы предплечья должны поворачиваться внутрь. Подобный поворот более характерен для мужчин, поскольку их плечи шире, чем у женщин. Указанный поворот приводит к тому, что нарушается перпендикулярное положение предплечья по отношению к продольному ряду клавиатуры. Это приводит к необходимости отклонения кисти в сторону клавишного аппарата. Результатом подобного отведения кисти является значительное число

280

жалоб на болезненные ощущения в предплечьях и кистях, зависящие от угла отведения кисти. Частота жалоб на болезненные ощущения возрастает по мере увеличения утла отклонения кисти в сторону.

У первой пишущей машинки клавиши размещались в том же порядке, что и литеры в наборной кассе. В 1971 г. Международная организация по стандартизации утвердила это расположение как международный стандарт (для клавиатуры с латинским шрифтом) не только для пишущих машинок, но и терминалов ЭВМ, телеграфных аппаратов и т.п., хотя к тому времени многочисленными исследованиями было установлено, что при работе с таким расположением клавиш левая рука испытывает большую нагрузку, чем правая; нагрузка на пальцы неравномерна и не соответствует их силовым возможностям (на мизинец левой руки она примерно в 6 раз выше, чем на мизинец правой). Предложено свыше десятка более совершенных вариантов клавиатур, однако трудности, связанные с необходимостью переучивать персонал и заменять огромный парк пишущих машинок, оказались значительными.

Каждый палец руки имеет разную длину, при сгиба-ггаи кончики пальцев располагаются на разной высоте и движутся по дугам разной кривизны. Поэтому стандартное расположение клавиш — прямолинейные ряды и скошенные столбцы, при котором все клавиши одного ряда расположены на одной и той же высоте и утапливаются вертикально, не оптимально. Был предложен ряд вариантов приспособления геометрии клавиатуры к естественным особенностям кисти руки человека.

1. Переход от клавиатуры "прямолинейные ряды — скошенные столбцы" к клавиатуре "дугообразные ряды — прямые столбцы"; в этом случае положение клавиш более соответствует строению кисти.

2. Использование клавиш неравной высоты, соответствующей неравной длине пальцев (так называемый мальтрон-пульт). При работе за таким пультом оператор, случайно ошибшийся рядом клавиатур, получает тактильную информацию об этом.

3. Определение оптимального угла утапливания клавиш. Рекомендации здесь даются на основе изучения кинематики движения пальцев при их сгибании, а также путем измерения усилий, требуемых для нажатия клавиш при различных углах наклона клавиатуры.

Наиболее приемлемо приложение силы по касательной к траектории движения кончика пальца (рис. 8-5). Этот угол является также углом сильнейшего нажима. Динамика клавиш характеризуется зависимостью между силой, приложенной к клавише, и ее перемещением. В соответствии с характером этой зависимости различают три основных типа клавиш.

1. Зависимость между силой и перемещением линейна (в рабочем диапазоне). Это так называемые клавиши без ощущения завершения движения. Их недостаток в том, что они не обеспечивают обратной связи: оператор не знает, как сильно или глубоко следует нажимать на клавишу для обеспечения необходимого эффекта.

2. Зависимость между силой и перемещением имеет линейный и нелинейный участки. Это так называемые клавиши с ощущением удара. Клавиши подобного типа применяются сотни лет в музыкальных инструментах.

3. Клавиши стопорного типа. Когда сила, приложенная к клавише, достигает определенного уровня, она начинает двигаться при постепенно уменьшающихся почти до нуля значениях силы; дальнейшее перемещение клавиши требует все возрастающих усилий.

Рабочие характеристики клавиатур терминалов ЭВМ соответствуют аналогичным параметрам клавиатур электрической пишущей машинки. Отличие состоит в том, что увеличилось общее число клавиш за счет функциональных и особым образом организованных цифровых клавиш. В целом ряде руководств по эргономике и стандартов в этой области определены требования к клавиатуре терминалов ЭВМ [17 — 21].

281



Схема QWERTY является стандартным американским расположением текстовых клавиш на алфавитно-цифровой клавиатуре. Название происходит от литер, расположенных слева в первом ряду. Схема AZERTY — это расположение текстовых клавиш, принятое в ряде европейских стран. Название также происходит от литер, расположенных слева в первом ряду. Клавиатура DVORAK — нетрадиционное расположение текстовых клавиш, учитывающее частотность и соседство букв в английском тексте. В соответствии со схемой QWERTY клавиатура включает клавиши 26 букв, 10 цифр и всех обычных знаков препинания (рис. 8-6).

Для некоторых сфер применения, где требуется быстрый ввод больших объемов чисто цифровой информации, должна быть предусмотрена вспомогательная цифровая клавиатура. Оптимальным является вариант, при котором позиционирование и программирование вспомогательной клавиатуры осуществляются пользователем: он может выбирать клавиатуру телефонного (верхний ряд цифр 1,2,3) или калькуляторного (верхний ряд цифр 7, 8, 9) типа. Наличие на вспомогательной клавиатуре таких клавиш, как ПРОБЕЛ и ПЕРЕДАЧА, позволяет пользователю выполнять многие действия без частого перехода с основной алфавитно-цифровой клавиатуры на вспомогательную и обратно.

Рекомендуется вспомогательную клавиатуру располагать справа от основной в пределах досягаемости пользователя. Такое размещение основывается на том факте, что количество левшей среди пользователей невелико. В качестве альтернативного подхода возможно использование отделяемой вспомогательной клавиатуры, которая может располагаться пользователем справа, слева или снизу от основной клавиатуры по его выбору.

Предпочтительно, чтобы расположение цифр на вспомогательной клавиатуре совпадало с расположением цифр на телефоне с кнопочным набором, поскольку таковые все чаще используются для наборного доступа к ЭВМ. В пользу того, чтобы в верхнем ряду вспомогательной клавиатуры располагались цифры 1, 2, 3, говорит и то, что это позволяет избежать ошибок при одновременном пользовании терминалом ЭВМ и телефоном. В тех системах, где для соединения с ЭВМ используется комплекс "модем —телефон", пользователь должен иметь непосредственный доступ к телефону. После того как соединение произошло, телефон не должен мешать пользователю работать.

Наклон клавиатуры — угол между рабочей поверхностью стола или пульта и рабочей поверхностью клавиатуры. Рекомендуется предусматривать регулируемый наклон клавиатуры (от 10 до 30 градусов). Клавиатура с нерегулируемым наклоном в указанном диапазоне также считается приемлемой.

Рабочее усилие — нагрузка, требуемая для нажатия клавиши с целью передачи ею соответствующего сигнала. Стандартное рабочее усилие для клавиатуры составляет 0.5 Н. Рекомендуется предоставлять пользователю возможность по своему усмотрению регулировать рабочее усилие в пределах от 0.25 Н до 1.5 Н.

Смещение — расстояние, которое клавиша должна пройти при ее нажатии до момента передачи ею соответствующего сигнала. В большинстве клавиатур для активации клавиши требуется 2 мм, полное смещение равно 4 мм. Любое отклонение от указанных цифр должно подвергаться проверке для оценки его влияния на рабочие характеристики клавиатуры.

Наличие визуальной обратной связи, выражающейся в появлении на экране дисплея соответствующего знака для каждой нажатой клавиши, является также важным требованием. Его выполнение помогает избежать ошибок, особенно неопытным пользователям, и полезно на этапе обучения. Акустическая обратная связь рассматривается как дополнительная. Она может способствовать эффективности деятельности пользователя, но одновременно несколько повышает общий уровень шума.

Очень важна проприоцептивная (кинестетическая) обратная связь, отражающая движение и относительное положение частей тела благодаря работе рецепторов, расположенных в мышцах, сухожилиях и суставных сумках. В действиях с клавиатурой она проявляется в виде ощущения различной "опоры" при максимальном нажатии клавиши. Данный тип обратной связи наиболее

282

важен для квалифицированных пользователей, он же способствует повышению скорости и точности деятельности неопытных пользователей.

Блокировка клавиатуры рекомендуется в случае одновременного нажатия двух и более клавиш, что может привести к выдаче неправильных выходных сигналов. Следует предусматривать и предупреждающий сигнал, извещающий пользователя об одновременном нажатии двух клавиш. Код данной клавиши должен передаваться при ее нажатии независимо от состояния любой другой клавиши в заданном наборе. Форма и поверхность клавиш должны:

1) обеспечивать точное расположение пальцев пользователя;

2) минимизировать отражение света и иметь для этого матовую отделку;

3) обеспечивать подходящую поверхность для маркировки;

4) предотвращать попадание в механизм скапливающихся на поверхности клавиш частичек пыли, грязи, влаги и т.п.;

5) не иметь острых краев, мешающих нажатию клавиш;

6) иметь вогнутое (чашеобразное) углубление для пальцев пользователя.

Расстояние между центрами клавиш должно быть в диапазоне от 17 до 19 мм.

Маркировка клавиш должна быть четкой и легкой для понимания. Размеры цифр и букв на них не должны быть менее 3 мм. Функциональные клавиши следует маркировать стандартными символами, названиями функций, сокращениями или кодами (перечислено в порядке убывания предпочтительности). Стандартные символы указаны первыми вследствие их компактности и высокой информативности. Расположенные на верхней поверхности клавиш маркировки должны быть достаточно устойчивыми к износу и истиранию. Рекомендуется, чтобы функциональные клавиши отличались от остальных цветом, формой, положением или расстоянием между ними. Особенно важные функциональные клавиши целесообразно выделять цветом. Клавиши, случайное прикосновение к которым может вызвать серьезные последствия, должны отличаться от других либо их положением, либо тем, что в действие они приводятся более значительными усилиями или воздействием на тормозящие приспособления.

Рекомендуется нейтральный цвет для стандартных клавиш, например бежевый или серый, а не белый, который дает повышенное отражение света. Цветовое кодирование специальных клавиш способствует уменьшению количества ошибок и сокращению времени поиска нужных клавиш. Критические функциональные клавиши могут быть красного цвета.

Наилучшие условия работы пользователя с клавиатурой обеспечиваются в тех случаях, когда его кисти и предплечья занимают положение, близкое к горизонтальному. Оптимальный диапазон движения пальцев расположен от 25 до 75 мм ниже уровня локтя. Высота расположения базового ряда клавиш над уровнем пола должна находиться в пределах от 720 до 750 мм. Расстояние от переднего края стола или пульта до последнего ряда клавиш не должно превышать 400 мм. На передней части клавиатуры следует предусматривать свободное пространство глубиной примерно 600 мм, которое используется в качестве опоры кистей рук пользователя.

Клавиатура должна быть отделена от дисплея; шнур, соединяющий ее с ним, должен быть достаточно длинным, чтобы клавиатуру можно было располагать удобно для пользователя. Масса клавиатуры должна быть достаточной для того, чтобы предотвращать случайные ее сдвиги. И клавиатура, и терминал в целом должны работать достаточно бесшумно, чтобы не мешать работающим за соседними рабочими местами. Необходимо проверять клавиатуру в отношении электростатического разряда и принимать меры к его устранению.

Операторы, работающие в диалоговом режиме, нередко вынуждены ждать ответа компьютера. Во время таких пауз они любят положить предплечья и запястья на какую-либо подходящую опору. Поэтому разработаны уплощенные клавиатуры, позволяющие операторам держать предплечья и запястья на столе. С этой же целью рекомендуют использовать плоскую клавиатуру, у которой средний ряд клавиш возвышается над столом не более чем на 30 мм и которая может перемещаться по столу так, как это нужно оператору [22]. Используют также клиновидные подставки к клавиатуре, на которых оператор может располагать руки для отдыха.

Несмотря на все возрастающее количество различных приспособлений и усовершенствований (подставок для рук, фиксаторов для запястий, частичных изменений в клавиатурах), создаваемых для уменьшения постоянного напряжения при работе с компьютером, зачастую отсутствует строго научное обоснование того, какую пользу они приносят. Не случайно в рекламных изданиях солидных и уважающих себя фирм — производителей компьютерного оборудования отсутствуют широковещательные заявления о том, что их изделия могут предотвратить риск для здоровья, связанный с постоянным напряжением во время работы с ними. Увеличение числа различных приспособлений и усовершенствований — верный признак того, что клавиатура нуждается в кардинальном изменении.

Создано несколько модернизированных клавиатур [23] (рис. 8-7). Компания "Лексмарк Интернешенел" модернизировала традиционную клавиатуру таким образом, что ее можно разделить на две половины, расположив каждую наиболее удобно для работы.

В клавиатуре М.Розома предусмотрена традиционная последовательность буквенных клавиш, хотя их размещение относительно друг друга изменено. Слева от рабочего поля клавиатуры расположена группа функциональных клавиш, справа — группа клавиш управления. Само рабочее поле разделено на две зоны, расположенные под углом друг к другу, что обеспечивает более естественное положение рук и пальцев, а также облегчает неквалифицированному оператору поиск нужной клавиши. При этом большие пальцы используются при большем числе операций, чем на традиционной клавиатуре. Цифровые клавиши расположены в верхнем ряду клавиатуры. В случае необходимости может осуществляться перевод регистра буквенных клавиш правой зоны в регистр цифровых клавиш (рис. 8-8).