Компоновка авиационных эргатических комплексов. Особенности, факторы и виды компоновки.

Авиационные эргатические системы относятся к классу больших эргатических систем, для которых характерно наличие совокупности взаимосвязанных управляемых подсистем, объединенных общей целью функционирования. Согласно определению система является большой с точки зрения оператора, если она превосходит его возможности в каком-либо аспекте, важном для достижения поставленной перед ним цели.

Компоновка эргатической системы является важным этапом ее проектирования, во многом определяющим ее рациональную органи­зацию.

Рациональная компоновка больших эргатических систем является достаточно сложной задачей, при решении которой должны учитываться многочисленные независимые, иногда противоречивые факторы и тре­бования, вследствие чего она относится к классу задач многофакторной оптимизации.

Основной задачей компоновки является создание оператору усло­вий, необходимых для эффективного выполнения эксплуатационных задач, при сохранении достаточно высокого уровня безопасности работы.

Рациональная организация авиационной эргатической системы затруднена из-за:

·       весьма ограниченных размеров кабин экипажа;

·       большого количества средств отображения информации и средств управления, устанавливаемых на рабочих местах членов экипажа;

·       недостатка места, особенно в наилучших по досягаемости и обзору зонах, приводящего к невозможности разместить все необходимое оборудование в этих зонах;

·       быстротечности процессов управления и как следствие этого — дефицита времени у экипажа на выполнение операций управления и контроля;

·       невозможности "остановить" рабочий процесс в случае отказа техники;

работы члена экипажа одновременно обеими руками с разными объектами управления;

·       необходимости быстрого включения члена экипажа в контур управ­ления при отказах или отключениях автоматики.

Связь компоновки с безопасностью полета достаточно ясна: она особенно проявляется при дефиците времени, в аварийных ситуациях.

Не говоря уже о роли унификации компоновки в выработке и сохранении  стереотипов  действий — определенных навыков управления и контроля при переходе экипажа от управления самолетом одного типа к другому, можно указать следующие  правила компоновки, выпол­нение которых непосредственно влияет на безопасность полета:

·       рациональная компоновка группы основных пилотажно-навигационных индикаторов должна обеспечивать минимальные углы (марш­рут) переноса взгляда пилота на наиболее напряженных этапах полета и единообразное их размещение в группе;

·       резервный авиагоризонт на самолетах с двумя пилотами следует размещать в непосредственной близости от основного индикатора или так, чтобы обеспечить возможность контроля его показаний обоим пилотам;

·       органы управления следует группировать и размещать с учетом тре­бований мнемоники;

·       органы управления, случайное включение или выключение которых может привести к аварийной ситуации, должны иметь фиксаторы, пре­дохранительные устройства, блокировку и т.п.;

·       запрещается размещать рядом органы управления, используемые в каждом полете и при аварийной ситуации.

Компоновка   эргатической   системы   хотя   и  имеет  специфические особенности,  но так же, как и проектирование ЛА в целом и его сис­тем, обычно состоит из двух стадий.

На первой стадии компоновки проектируемый объект (кабина, рабочее место) рассматривают как элемент (подсистему) системы более высокого ранга (уровня), т.е. акцентируют внимание на связях проектируемого объекта с этой системой.

Необходимость этой стадии при проектировании вытекает из тре­бований системного подхода, в соответствии с которым любой объект (система) разрабатывается и компонуется прежде всего в интересах достижения целей того комплекса, в который он входит как составная часть (подсистема).

На второй стадии компоновки рассматривают внутреннюю струк­туру проектируемого объекта, выявляют его составные части и связи между ними.

Цели этой стадии компоновки являются подчиненными по отно­шению к первой и заключаются в нахождении такого местоположения компонуемого объекта (параметра), которое обеспечивало бы его эффективное использование в составе системы более высокого уровня.

Отсюда можно заключить, что все средства, компонуемые на рабочих местах экипажа, следует рассматривать как комплекс, состоящий из двух иерархических систем: системы средств отображения информации и системы органов управления, в которых каждому из объектов в за­висимости от его места в общей структуре предписан определенный уровень иерархии, такой, что уровнем ниже располагаются все компо­нуемые объекты, являющиеся составными частями данного объекта, а уровнем выше — объект, в который компонуемый объект входит как составная часть.

Такой подход можно рассматривать как структурную иерархию построения комплекса систем отображения информации и органов управления (КСОИ-ОУ).

В частности, применительно к структуре системы отображения информации такими иерархическими уровнями являются:

·       система отображения информации экипажу ЛА;

·       система отображения информации данному члену экипажа;

·       подсистема или группа средств отображения информации (индика­торов, сигнализаторов), относящихся к одной функциональной систе­ме, мнемосхема;

·       отдельный   индикатор    (комплексный   или   комбинированный);

·       указатель параметра.

Таким образом, в зависимости от состава экипажа и вида средств структура системы отображения информации ЛА может быть трех-, четырех- или пятиуровневой.

ВИДЫ   И  ФАКТОРЫ   КОМПОНОВКИ.

Применительно к компоновке рабочих мест экипажа изложенный выше общий подход позволяет выделить три вида компоновки, отли­чающихся между собой масштабами объектов компоновки (площадями и объемами организуемого пространства), а также принципами ком­поновки:

·       компоновка рабочих мест членов экипажа в кабине, в результате которой устанавливают взаимное размещение рабочих мест, а также расположение их относительно направления полета;

·       компоновка рабочего места члена экипажа — его приборной доски и пультов кабины (бортовых, потолочных, центрального), представляющая собой процесс размещения средств отображения информации и средств управления на рабочем месте;

·       компоновка в пределах одного многофункционального экранного (или комбинированного) индикатора, мнемоиндикатора или пульта (щитка) управления, одной мнемосхемы, сводящаяся к взаимному размещению шкал и указателей отдельных параметров на лицевой части индикатора, расположению сигнальных устройств (светосигнализаторов, бленкеров), органов управления (тумблеров, кнопок, клавиш и т. п.) на пульте управления или на мнемосхеме или, наконец, органов управления на комбинированных рычагах (штурвале).

Таким образом, первый вид компоновки представляет собой разме­щение членов экипажа в кабине — размещение активной части эргатической системы, а второй и третий виды компоновки связаны с проек­тированием технических средств.

Если компоновка первого вида является в основном объемной задачей, то при компоновке второго вида в первую очередь приходится решать задачу на плоскости (хотя при компоновке также учитывают длину средств СОИ-ОУ), а компоновка третьего вида, например лицевой части экранного индикатора, представляет собой исключительно плос­кую задачу.

Компоновку второго вида (технических устройств) обычно назы­вают "внешней", а компоновку третьего вида (в пределах одного уст­ройства) — "внутренней".

При проектировании эргатических систем экипаж - ЛА - среда приходится иметь дело со всеми указанными видами компоновки, причем учет их тесной взаимосвязи и взаимообусловленности является условием реализации системного подхода, обеспечивающего рациональ­ную компоновку. Все виды компоновки должны быть увязаны друг с другом, хотя они выполняются разными бригадами в ОКБ или разными ОКБ (например, разработка пультов управления систем).

С  другой  стороны, рациональная   компоновка  эргатической сис­темы может быть достигнута лишь при реализации рациональной компо­новки каждого вида для всех относящихся к нему элементов.

Разделение компоновки на три вида отражает объективно сущест­вующую иерархическую структуру, которая проявляется и в последова­тельности выполнения компоновки, и в связях, существующих между отдельными ее видами.

Характерной особенностью всех видов компоновки является не только единый системный подход, но и единый исходный, принцип компоновки: общий эргономический принцип максимального сниже­ния трудоемкости процессов контроля и управления.

Общими факторами, влияющими на все виды компоновки, яв­ляются:

·       геометрические параметры (соответственно кабины экипажа, рабо­чего места, индикатора или пульта);

·       состав (соответственно экипажа, КСОИ-ОУ, индицируемых парамет­ров или органов управления);

·       принципы компоновки.

В табл. 1 эти факторы конкретизированы для каждого вида ком­поновки.