1

Urządzenia sygnalizacyjne
i sterownicze

1

Sygnały odbierane przez człowieka

Sygnały odbierane przez człowieka

z

Elementy sygnalizacyjne - części maszyny lub
stanowiska pracy, które służą do prezentowania
informacji

ƒ

naturalne, płynące bezpośrednio z otoczenia:
- odgłos pracy silnika

2

odgłos pracy silnika,

- wibracja podłoża będąca efektem pracy maszyny,
- wizualne znaki dawane przez innych pracowników

ƒ

sztuczne, wysyłane przez specjalnie w tym celu
skonstruowane urządzenia:
- sygnał dzwonka do drzwi,
- zapalenie się lampki alarmowej,
- zmieniający się stan prędkościomierza

Rola urządzeń sygnalizacyjnych

Rola urządzeń sygnalizacyjnych

z

dostarczają informacji o otoczeniu

z

pozwalają podejmować decyzje adekwatne
do tego stanu oraz zamierzeń operatora

3

z

informują o nieprawidłowościach

z

ostrzegają przed zagrożeniem

z

stanowią

część

interfejsu

w

układzie

człowiek-obiekt techniczny

Sygnalizacja wzrokowa

z

wiadomość jest złożona

z

informacja będzie wykorzystana później

z

sytuacja nie wymaga natychmiastowego
działania

4

działania

z

narząd słuchu jest przeciążony

z

hałas w otoczeniu

z

praca nie wymaga ciągłego przemieszczania
się operatora

Sygnalizacja wizualna

z

Cyfrowa - informacje przekazywane kodem
numerycznym

z

Alfanumeryczna - informacje w postaci
k

bi

ji lit

i

f

5

kombinacji liter i cyfr

z

Analogowa - informacje w postaci funkcji
długości, kąta lub innego wymiaru, np.
wychylenie wskazówki na tle skali.

Podstawowe rodzaje urządzeń

Podstawowe rodzaje urządzeń
sygnalizacyjnych

sygnalizacyjnych

z

wskaźniki wychyłowe

z

wskaźniki cyfrowe

z

sygnalizatory świetlne

6

z

monitory ekranowe

2

łatwość odczytu

wystarczająca

wystarczająca

bardzo dobra

ruchoma

wskazówka

ruchoma skala

licznik

(wskaźnik cyfrowy)

Typy i cechy wskaźników

Typy i cechy wskaźników

7

wykrywanie
zmian

bardzo dobre

wystarczające

słabe

regulacja

na

podstawie
odczytu

bardzo dobra

wystarczająca

wystarczająca

Wpływ rodzaju tarczy na precyzję odczytu

Wpływ rodzaju tarczy na precyzję odczytu

8

odsetek błędnych odczytów przy prezentacji wskaźnika w czasie 0.12 sek.

prawidłowo

nieprawidłowo

wysokość cyfr

przerwy między cyframi

Konstrukcja wskaźników cyfrowych

Konstrukcja wskaźników cyfrowych

9

cyfry najmniej znaczące

cyfry wiodące

układ cyfr

prawidłowo

nieprawidłowo

wielkość okienka

Konstrukcja wskaźników okienkowych

Konstrukcja wskaźników okienkowych

10

orientacja cyfr

A

B

Wpływ układu grupy wskaźników

Wpływ układu grupy wskaźników
na szybkość ich odczytu

na szybkość ich odczytu

11

B

liczba wskaźników sprawdzonych w czasie 0.5 sek.

Odległość od oczu

obserwatora [cm]

Wysokość znaków

[cm]

do 50

50 90

0.25

0 50

Znaki alfanumeryczne

Znaki alfanumeryczne

12

50-90

90-180

180-360

360-600

0.50

0.90

1.80

3.00

3

Znaki alfanumeryczne

Znaki alfanumeryczne

h = 0.005 × L

gdzie:

h – wysokość znaków [mm]
L – odległość od oczu [mm]

13

L odległość od oczu [mm]

szerokość znaku

2/3 h

grubość linii

1/6 h

odległość między znakami

1/4 h

wysokość dużych liter

3/2 h

Sygnalizacja dźwiękowa

z

wiadomość jest prosta

z

informacja nie będzie wykorzystana później

z

sytuacja wymaga natychmiastowego działania

z

narząd wzroku jest przeciążony

14

z

narząd wzroku jest przeciążony

z

otoczenie

nie

sprzyja

odbiorowi

sygnałów

wzrokowych

z

praca

wymaga

ciągłego

przemieszczania

się

operatora

Sygnał dźwiękowy

z

Łatwo rozróżnialny na tle hałasu otoczenia.

z

min. o 15 dB głośniejszy od hałasu tła

z

min. poziom dźwięku 65 dB

z

Częstotliwość sygnałów od 300 do 3000 Hz,

15

z

Częstotliwość sygnałów od 300 do 3000 Hz,
zalecana od 300 do 1000 Hz

z

Charakterystyka widmowa sygnału powinna
być różna

od hałasu tła

np. krótki

dwutonowy, powtarzający się sygnał

enia d

źwi

ęku (dB)

Czułość narządu słuchu

Czułość narządu słuchu

16

poziom nat

ęż

e

częstotliwość dźwięku (Hz)

Sygnalizacja dźwiękowa

z

sygnał nie krótszy niż 100 ms

z

częstotliwość

impulsów

dźwiękowych

dostosowana do ważności informacji

17

z

szybkie impulsy – wysoki priorytet

z

wolne impulsy – niski priorytet

z

liczba różnych sygnałów dźwiękowych nie
większa od 7

Sygnalizacja dotykowa

z

Zwykle nie jest podstawowym źródłem
informacji

z

W sytuacjach:

18

z

niedostatecznego oświetlenia

z

niemożliwej

bądź

utrudnionej

kontroli

wzrokowej

z

Pierwszoplanowe

dla

operatorów

niewidomych lub słabo widzących

4

Elementy rozróżnialne dotykiem

19

Urządzenia sterownicze

20

Urządzenia sterownicze

z

Element
sterowniczy -
część urządzenia
sterującego, na

21

którą
bezpośrednio
oddziałuje
operator

Zasady projektowania urządzeń
sterowniczych

z

łatwość i wygoda obsługiwania

z

łatwość identyfikacji - elementy łatwe do
rozpoznania i zrozumienia

22

z

zgodność

z

oczekiwaniami

użytkownika

(stereotypami)

z

minimalizowanie błędów operatora

z

indywidualizacja i łatwość nauki

Rola urządzeń sterowniczych

Rola urządzeń sterowniczych

z

pozwalają reagować na zmieniające się
stany otoczenia

z

informują o stanie, w jakim się znajdują
(

j dź i i

ł

ik )

23

(pozycja dźwigni, przełącznika)

z

wraz

z

urządzeniami

sygnalizacyjnymi

stanowią interfejs w układzie człowiek-
obiekt techniczny

Warunki stosowania urządzeń

Warunki stosowania urządzeń
sterowniczych

sterowniczych

z

palce i dłonie

z

szybkie ruchy

z

precyzyjne ruchy

z

ramiona oraz kończyny dolne

z

ruchów wymagających siły

24

z

ruchów wymagających siły

z

ruchy trwających długo

z

odległości między urządzeniami:

z

przy operowaniu palcem min. 20 mm

z

przy operowaniu dłonią lub stopą min. 50 mm

z

przy operowaniu dwiema rękami min. 75 mm

5

Warunki stosowania urządzeń

Warunki stosowania urządzeń
sterowniczych

sterowniczych

z

urządzenia powinny być rozróżnialne, najlepiej bez
pomocy wzroku

z

używanie

urządzeń

nie

powinno

powodować

uczucia niewygody

25

yg y

z

przy poruszaniu elementami sterowniczymi nie
powinny występować nadmierne opory, jednak nie
powinny być to równocześnie opory niezauważalne
dla operatora (informacja zwrotna)

Rodzaje urządzeń sterowniczych

Rodzaje urządzeń sterowniczych

z

przyciski

z

przełączniki obrotowe

z

wyłączniki uchylne

z

gałki obrotowe

26

z

suwaki

z

dźwignie (drążki)

z

korby

z

kierownice (koła sterowe)

z

pedały

Rozmieszczenie elementów
sygnalizacyjnych

z

Właściwości fizjologiczne i biomechaniczne

z

Pole widzenia

z

Zasięgi
Z k

h

ś i

27

z

Zakresy ruchomości

z

Wyzwalane siły i momenty sił

Rozmieszczenie elementów
sygnalizacyjnych – pole widzenia

28

A - strefa zalecana
B- strefa dopuszczalna
C - strefa nieodpowiednia

Pole widzenia

29

Pole widzenia

30

6

Zasięgi - pozioma powierzchnia
pracy rąk

31

zasięg normalny

zasięg maksymalny

maksymalne i optymalne
(kolor niebieski) zakresy
ruchów

uwzględniające

Zakresy ruchomości – zakresy
kątowe ruchów ręki

32

ruchów,

uwzględniające

możliwości

ponad

95%

całej populacji

Siła kończyny górnej w pozycji
stojącej

Wraz z długością ramienia siła:

z

rośnie przy pchaniu i ciągnięciu

z

maleje

przy

ruchach

w górę

i w dół

33

z

Większe

siły

przy

ruchach:

z

Od siebie

z

W dół

Siła kończyny górnej w pozycji
siedzącej

34

z

W dół

z

W lewo

Siła kończyny dolnej w pozycji
siedzącej

35

Zasady rozmieszczania

Zasady rozmieszczania

z

ważności – najważniejsze w najlepszych
miejscach

z

częstości użycia – najczęściej używane w
najwygodniejszych miejscach

36

najwygodniejszych miejscach

z

kolejności użycia – odczytywane jeden po
drugim powinny ze sobą sąsiadować

z

spełnianej funkcji – związane z tą samą
funkcją łączone w grupy (bloki)

7

Odwzorowania (mappings)

z

najlepsze naturalne relacje między efektem a
urządzeniem sterującym

z

zgodność sygnał - reakcja

dowolne

pełne odwzorowanie

parami

tył
prawy

przód
lewy

tył
lewy

przód
prawy

24 możliwości, wymaga:

-widocznych opisów
-pamięci

tył

przód

przód tył

4 możliwości

Sposoby zapewnienia rozróżnialności

Sposoby zapewnienia rozróżnialności
urządzeń sterowniczych

urządzeń sterowniczych

z

lokalizacja (pedały gazu i hamulca)

z

rozmiar (uchwyt, długość dźwigni)

z

kształt uchwytu

i ł

h

(

h

ść)

38

z

materiał uchwytu (np. chropowatość)

z

tylko

w

dobrych

warunkach

oświetleniowych:

z

kolor

z

etykiety (opis słowny, ikona)

Zależności między ruchem urządzenia

Zależności między ruchem urządzenia
a uruchamianą funkcją

a uruchamianą funkcją

z

przesunięcie w prawo:

z

załączenie,

z

wywołanie ruchu w prawo,

t

t ś i

l

t

39

z

przyrost wartości regulowanego parametru;

z

przesunięcie w lewo:

z

wyłączenie,

z

wywołanie ruchu w lewo,

z

zmniejszenie wartości regulowanego parametru;

Zależności między ruchem urządzenia

Zależności między ruchem urządzenia
a uruchamianą funkcją

a uruchamianą funkcją

z

przesunięcie do przodu:

z

załączenie,

z

wywołanie ruchu do przodu,

t

t ś i

l

t

40

z

przyrost wartości regulowanego parametru;

z

przesunięcie do tyłu:

z

wyłączenie,

z

wywołanie ruchu do tyłu,

z

zmniejszenie wartości regulowanego parametru

Zgodność urządzeń sygnalizacyjnych

Zgodność urządzeń sygnalizacyjnych
i sterowniczych

i sterowniczych –– eksperyment Fittsa

eksperyment Fittsa

41

0.39
4.4%

0.41
3.4%

0.48
8.44%

średnie czasy reakcji oraz procentowa liczba popełnionych błędów
podczas obsługi danego układu

Zasady projektowania paneli

Zasady projektowania paneli
sygnalizacyjno

sygnalizacyjno--sterowniczych

sterowniczych

z

wskaźniki związane z odpowiednimi urządzeniami
sterowniczymi sytuowane w ich pobliżu, ponad lub
bezpośrednio z ich lewej strony

z

jeśli istnieje konieczność zgrupowania wskaźników
na jednym panelu a urządzeń sterujących na

42

na jednym panelu, a urządzeń sterujących na
innym, oba zestawy powinny być w ten sam sposób
uporządkowane i zaaranżowane

z

jeśli kilka urządzeń sterujących obsługiwanych jest
kolejno po sobie, powinny być ułożone zgodnie z tą
kolejnością w kierunku od lewej do prawej, wraz z
odpowiadającymi im wskaźnikami

8

Zasady projektowania paneli

Zasady projektowania paneli
sygnalizacyjno

sygnalizacyjno--sterowniczych

sterowniczych

z

jeśli urządzenia nie są obsługiwane w
określonej kolejności, należy je grupować ze
względu na pełnione funkcje, wraz z
odpowiadającymi im wskaźnikami

43

odpowiadającymi im wskaźnikami

z

grupy mogą być dodatkowo wyróżnione z
użyciem odpowiedniej kolorystyki, etykiet,
różnic w rozmiarach i kształtach

Ręczne elementy sterownicze

1.

Ruch liniowy czy obrotowy

2.

Oś – kierunek ruchu

3.

kierunek - dodatni czy ujemny względem
przyjętego kierunku osi

4.

ciągłość ruchu - ciągły czy dyskretny (dwu- czy

44

ąg

ąg y

y y

y (

y

wielopołożeniowy)

5.

wartość siły lub moment siły, niezbędne do
aktywizacji

6.

dokładność nastawiania (sterowania)

7.

prędkość nastawiania (sterowania)

Ręczne elementy sterownicze

8.

wzrokowa kontrola pozycji elementów
sterowniczych

9.

dotykowe sprawdzanie pozycji elementów
sterowniczych

45

10.

unikanie niezamierzonej aktywizacji

11.

unikanie ślizgania się dłoni

12.

praca w rękawicach

13.

łatwe czyszczenie

Aktywizacja ręcznych urządzeń
sterowniczych

z

przyciśnięcie - działaniem palca, dłoni lub
stopy

z

ściśnięcie - dwoma lub trzema palcami bądź
dł i

46

dłonią

z

pochwycenie

-

uchwycenie

wszystkimi

palcami lub całą dłonią i wykonaniu ruchu

47

Proces doboru urządzeń
sterowniczych

1.

Określenie wymagań podstawowych (1-7)

2.

Iteracyjna korekta

3.

Określenie wymagań od 8 do13

4.

Wybór elementów najlepiej spełniających

wymagania 8-13 jeśli nie to korekta i

48

wymagania 8-13, jeśli nie to korekta i

ponowny wybór

9

1. Wymagania podstawowe 1/3

z

scharakteryzowanie ruchów wg czterech
wymagań:

1.

rodzaj ruchu - liniowy czy obrotowy

2.

Oś ruchu

49

3.

kierunek ruchu

4.

ciągłość ruchu - ciągły czy dyskretny (dwu-
czy wielopołożeniowy)

Wymagania podstawowe 2/3

z

zgodność z elementem sygnalizacyjnym

z

ustalenie sił lub momentów sił potrzebnych do aktywizacji

z

uwzględnienie płci operatorów

50

Wymagania podstawowe 3/3

z

Dokładność

z

rodzaj ruchu:

z

ciągły - gdy jest sprzężenie zwrotne i mała siła

z

dyskretny – max. 24 pozycje z informacją wizualną, im
więcej położeń tym większe wymagania

51

ę j p

y

ę

y

g

z

powiązanie sterowania z informacją o jego wynikach

z

sił lub momentów sił

z

Prędkość nastawiania.

z

czas dosięgnięcia elementu sterowniczego

z

czas

aktywizacji

-

najkrótsze

dla

przyciśnięcia,

najdłuższy - przy pochwyceniu.

Klasyfikacja wymagań

52

Naistotniejsze cechy urządzeń sterowniczych

z

wymiary

z

siły lub momenty niezbędne do aktywizacji

do 15% wartości siły rozwijanej

53

z

do 15% wartości siły rozwijanej

z

min. 5 N

Podział uwagi - Rozmieszczenie

Rozmieszczenie

wskaźników w polu widzenia

wskaźników w polu widzenia

45,5%

29%

White, Warrick, Grether (1953) - częstotliwość
zatrzymywania wzroku na elementach tablicy:

54

,

11,5%

14%

10

Podział uwagi - prezentacja

40%

20%

L.Gottlieb (1987):

55

25%

15%

Formalne zasady rozmieszczania

Formalne zasady rozmieszczania
wskaźników

wskaźników

z

ważności – najważniejsze w najlepszych
miejscach

z

częstości użycia – najczęściej używane w
najwygodniejszych miejscach

56

najwygodniejszych miejscach

z

kolejności użycia – odczytywane jeden po
drugim powinny ze sobą sąsiadować

z

spełnianej funkcji – związane z tą samą
funkcją łączone w grupy (bloki)

Komputerowe metody poszukiwania
optymalnego rozmieszczenia

57

Szczególny przypadek – oburęczne
urządzenia sterujące (OUS)

z

Urządzenia

łączące

funkcję

ochronną i sterowniczą

z

Ruch

maszyny

tylko

przy

jednoczesnym zadziałaniu obu

58

rękami

na

elementy

sterownicze

z

W

maszynach

o

wysokim

poziomie ryzyka np. prasy,
młoty, krawędziarki, zaginarki
itp.

Utrudnianie obejścia OUS

z

Obejście z użyciem palców jednej kończyny górnej

z

rozsunięcie elementów sterowniczych na rozpiętość min. 26
cm (maksymalna rozpiętość palców kończyny górnej)

z

jedna lub kilka osłon między elementami sterowniczymi

z

Obejście z użyciem dłoni i łokcia tej samej kończyny

z

rozsunięcie na min. 55 cm

ó

59

z

rozdzielenie elementów sterowniczych przy użyciu jednej
lub kilku osłon

z

przykrycie elementów sterowniczych, uniemożliwiające
uruchomienie łokciem

z

różne typy lub kierunki elementów sterowniczych

z

Obejście z użyciem przedramienia lub łokcia

z

Osłony i kołnierze

Utrudnianie obejścia OUS

z

Obejście z użyciem ręki i innej części ciała

z

rozmieszczenie elementów sterowniczych na
poziomej powierzchni na wysokości min. 110 cm

z

kołnierze

ochronne

wokół

elementów

sterowniczych umieszczonych pionowo

60

z

osłony

z

Obejście

przez

zablokowanie

jednego

elementu sterowniczego

z

blokada ponownej inicjalizacji

z

synchroniczność uruchomienia

11

Dyrektywy

z

89/391/EWG z dnia 12 czerwca 1989 r. w

sprawie wprowadzenia środków w celu
zwiększenia

bezpieczeństwa

i

poprawy

zdrowia pracowników podczas pracy

61

zdrowia pracowników podczas pracy.

z

98/37/EC Dyrektywa maszynowa

Normy

z

prPN-EN

894-2.

Maszyny.

Bezpieczeństwo.

Wymagania

ergonomiczne

dotyczące

projektowania

elementów

informacyjnych i sterowniczych. Elementy informacyjne.

z

EN 894-3. Maszyny. Bezpieczeństwo. Wymagania ergonomiczne
dotyczące

projektowania

elementów

informacyjnych

i

sterowniczych. Elementy sterownicze.
PN EN 457 1998 M

B

i

ń t

Dź i k

ł

62

z

PN-EN 457: 1998. Maszyny. Bezpieczeństwo. Dźwiękowe sygnały
bezpieczeństwa. Wymagania ogólne, projektowanie i badania.

z

PN-EN 61310-1:2000 Bezpieczeństwo maszyn. Wskazywanie,
oznaczanie i sterowanie. Wymagania dotyczące sygnałów
wizualnych, akustycznych i dotykowych.

z

prPN-EN 61310-2 Bezpieczeństwo maszyn. Wskazywanie,
oznaczanie i sterowanie. Wymagania dotyczące oznakowania.