Дисплей (от англ. display — отображение, индикация) представляет собой техническое средство отображения текстовой и графической информации на экране вычислительного устройства. Дисплей является связующим звеном между человеком и машиной и отображает информацию, обработанную компьютером, либо данные, вводимые пользователем в компьютер. При наличии светового или электронного карандаша дисплей может использоваться и для ввода информации в ЭВМ.
Дисплеи с электронно-лучевой трубкой (ЭЛТ) доминируют в мире компьютеров. В ЭЛТ пучок электронов направляется от одного края вакуумной трубки к другому. Пучки электронов проходят через теневую маску, создавая видимые пикселы в тех местах, где под воздействием электронов начинает светиться различным цветом слой люминофоров. В основе технологии отображения ЭЛТ — монитора и домашнего телевизора лежат одни и те же принципы, хотя реализованы они по-разному. Для домашнего телевизора главное — яркость изображения и компактность, в то время как компьютерные экраны должны обеспечивать высокое разрешение и резкость изображений.
Другую технологию отображения представляет жидкокристаллический (ЖК) дисплей, в котором тонкий слой материала в нужных местах пропускает или задерживает свет задней подсветки (с цветными фильтрами). Материал образуют матрицу небольших ячеек, каждая из которых соответствует одному пикселу. ЖК-дисплеи широко
применяются в блокнотных компьютерах. Для экранов большего размера перспективным представляется плазменный дисплей, элемент изображения (пиксел) в котором во многом напоминает обычную люминесцентную лампу. Электрически заряженный газ испускает ультрафиолетовый свет, попадающий на люминофор и возбуждающий его, что вызывает свечение видимым светом соответствующей ячейки. Такие дисплеи с диагональю от 40 до 60 дюйм предназначаются для залов заседаний и общественных мест.
Еще одна технология отображения — это дисплей с автоэлектронной эмиссией, работа панели которого напоминает работу ЭЛТ тем, что передний слой люминофора испускает свет при попадании на него электронов. Однако в дисплеях с автоэлектронной эмиссией небольшие источники эмиссии электронов расположены за каждым пикселем, что позволяет делать панель толщиной всего в несколько миллиметров [156]. Основной проблемой для трех последних технологий отображения остается их высокая стоимость.
Повышенный интерес фирм и предприятий про-мышленно развитых стран к эргономическим исследованиям ЭЛТ-дисплеев объясняется прежде всего тем, что работа с ними может быть сопряжена с определенными опасностями для здоровья и психофизиологического состояния работающих, что в свою очередь может снижать производительность труда, приводить к ошибкам.
Эксперты комитетов Международной организации труда (МОТ) и Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) установили, что работающие с дисплеями люди чаще всего жалуются на усталость глаз, мышечные боли в области шеи, плечей и запястий. Многие ученые сходятся на том, что как раньше, так и в настоящее время нет достаточных научных доказательств связи симптомов прерывания беременности и аллергических реакций кожи и глаз с работой за дисплеем [26].
В исследовании шведских ученых и врачей, в котором принимали участие 250 больных лейкозами и 261 — с опухолями мозга, а контрольная группа состояла из 1121 человека, выявлено, что у людей, подвергающихся воздействию электромагнитных полей на рабочих местах, повышается риск заболевания раком. В процессе исследования проведено свыше 1000 измерений магнитных полей на рабочих местах, на которых трудились лица мужского пола в возрасте от 20 до 64 лет [27].
Проводится много анкетных опросов и различного рода обследований состояния здоровья и условий труда лиц, работающих с дисплеями [28]. Данные опроса, проведенного Всероссийским центром изучения общественного мнения (ВЦИОМ) в 1994 г. в Москве, показали, что из 1025 человек, работающих на компьютере хотя бы раз в неделю, подавляющее большинство (74%) на вопрос, устают ли ваши глаза при длительной работе на компьютере, ответили "да". Но это далеко не единственное следствие общения с компьютером. Почти каждый третий (31%) опрошенный отметил, что у него ухудшилось зрение с тех пор, как он начал работать на компьютере. Примерно столько же (30%) чувствуют, что становятся раздражительными при длительной работе на нем. Компьютерные 'передозировки" сказываются и на здоровье матерей и их потомства. Так, 16% опрошенных считают, что ущерб им уже нанесен.
Большой резонанс получила первая международная конференция "Работа с дисплеями", которая состоялась в Стокгольме 12—15 мая 1986 г. В конференции участвовали более тысячи ученых, инженеров и других специалистов из многих стран мира. Конференция оказала чрезвычайное влияние на дискуссии в обществе относительно вопросов безопасности и заболеваний при работе с дисплеями. Выступая на открытии конференции, министр труда Швеции Анна-Грета Лейон отметила, что несмотря на важность будущих исследований, мы "не можем сидеть и ждать их результатов. Если мы всерьез принимаем настороженность людей, то мы должны быть готовы принять во внимание не подтвержденную, но предполагаемую опасность". Эргономические исследования и разработки дисплеев проводятся во многих странах, о чем свидетельствуют материалы второй, третьей и четвертой международных конференций "Работа с дисплеями" (1989, 1992, 1994 и'1997 г.г.).
Комиссия ВОЗ по охране здоровья лиц, работающих с дисплеями, предложила рекомендации по снижению дискомфорта, которые охватывают проблемы пяти уровней.
1. Установлены ограничения по медицинским показателям для больных эпилепсией, беременных женщин. Рекомендована регулярная проверка зрения, установлены сроки обучения.
2. Разработаны требования к техническим характеристикам дисплеев: качеству экрана, уровню освещенности, контрастности, частоте, размеру строки и т.д.
3. Разработаны требования к рабочему месту оператора: допустимые уровни освещенности, меры по устранению бликов и отражений на экране; регламентированы применение специальных фильтров и размеры панели управления. Рекомендовано учитывать индивидуальные пожелания оператора к освещению рабочего места. Признано целесообразным установление трансформирующихся (по высоте и углу наклона) элементов оборудования рабочего места. Рекомендовано избегать работы при повышенной температуре в помещении, высоком уровне шума и электростатического излучения.
4. Разработаны рекомендации по организации работы: установлены величина периода предварительных упражнений применительно к каждому типу дисплея, длительность перерывов в работе. Так, согласно рекомендациям Всемирной организации профсоюзов, время работы с дисплеем не должно превышать 50% общего рабочего времени. Рекомендовано делать перерывы на 15 мин. через каждый час при интенсивной работе и через каждые 2 ч. при менее интенсивной. Особое внимание обращено на монотонные виды работы.
5. Предложены рекомендации по тщательному расследованию причин каждого случая, приводящего к нежелательным для здоровья последствиям при работе с дисплеем [29].
Обеспокоенность общественности, озабоченность и практические действия ученых и специалистов привели к тому, что все большее число фирм и предприятий в разных странах разрабатывают и производят дисплеи, в
которых устранены многие имевшиеся ранее недостатки, часть из них уже отвечают жестким требованиям эргономики.
Существуют различия между чтением печатного текста и текста, предъявленного на экране ЭЛТ-дисплея. Листы бумаги с текстами лежат горизонтально на плоскости стола и при чтении с несколько опущенной головой свет падает на них. При работе с дисплеем человек читает неотраженные тексты; знаки и изображения высвечиваются на темном или светлом экране, и пользователь смотрит прямо перед собой в источник света (рис. 8-10).Для наиболее комфортного восприятия текста достаточно отрегулировать расстояние наблюдения и положение листа. При восприятии информации с экрана дисплея пользователь зависит от положения дисплея.
При вводе информации в компьютер глаза пользователя совершают движения от восприятия текста на бумаге (отражение света) к экрану дисплея (излучение света) и обратно. Другими словами, глаза должны постоянно приспосабливаться и перестраиваться с одного способа восприятия информации на другой. Это постоянная "работа" зрительной системы, объем которой за рабочий день или другой промежуток времени мы еще до конца не представляем.
По качеству передачи информации экран дисплея существенно уступает бумаге с нанесенным на нее черной типографской краской текстом. На экране дисплея возможны мелькание (изменение во времени яркости фона), дрожание и нечеткость изображения, низкий контраст между знаками и фоном. Дополнительные трудности для восприятия изображения с экрана дисплея создают блики на его стеклянной поверхности, источником которых бывает естественное и искусственное освещение в помещении.
Рассматриваемые особенности работы с дисплеями изучаются учеными многих стран мира. Назовем только некоторые научные проблемы:
1) особенности зрительного восприятия информации и скрытые механизмы, которые вызывают дискомфорт при наблюдении изображения на экране;
2) определение зрительного утомления (физиологические, психологические, эргономические и их взаимосвязь);
3) сравнительная роль различных факторов, обусловливающих возникновение трудности зрительного восприятия при работе с дисплеем; связь встречающихся неблагоприятных визуальных симптомов и более общих реакций на стресс (например, общее утомление) с другими аспектами работы;
4) насколько визуальные проблемы при работе с дисплеем сравнимы с проблемами, возникающими при длительном редактировании или печатании текста [30].
Зрительное утомление при работе с дисплеем проявляется по-разному — неприятными ощущениями и болью в глазах, затылке, спине. Проводится различие между профессиональными и индивидуальными факторами зрительного утомления [19].К первым относятся факторы:
а) определяемые особенностями дисплея и панели управления: величина и контрастность символов на экране, интервалы между ними, оптические свойства экрана дисплея, а также клавиш на панели управления;
б) связанные с работой оператора и ее режимом: длительность непрерывных периодов работы, необходимый уровень концентрации внимания, количество перерывов, использование различных документов и вспомогательных средств (например, подставки для документов и т.п.);
в) связанные с организацией рабочего места: характеристики освещения, влияние отражающих поверхностей окон, стола, других поверхностей в рабочем помещении.
Индивидуальными причинами утомления являются: недостатки зрения работающего с дисплеями (близорукость, дальнозоркость, астигматизм и т.д.); неправильная рабочая поза; плохое здоровье, влияние курения и т.п.; возраст.
Симптомы зрительного утомления при работе с дисплеями влияют на нарушение следующих процессов: 1) прием и переработка информации; 2) глазодвигательная координация; 3) внимание и его концентрация; 4) моторные функции; 5) социальные проявления (удовлетворенность трудом, межличностные отношения и т.д.).
Система "человек—дисплей" вынуждает зачастую пользователя длительное время находиться в почти фиксированной позе, его движения ограничены, внимание напряжено и направлено на экран,руки фиксированы на клавиатуре. Относительно статичное положение человека при работе с дисплеем может приводить к напряжению мышечно-скелетной системы. Не всегда бывает просто определить, в какой степени зрительный дискомфорт и скелетно-мышечное напряжение вызваны именно работой с дисплеем, а не такими факторами, как рабочее место и организация труда. Важно знать, как долго пользователь смотрит на исходный текстовой материал, вое-
принимает информацию на экране дисплея и действует с клавиатурой. Во всех случаях, когда пользователи жалуются на трудности зрительного восприятия или связанные с ними болезненные симптомы, они обязательно должны пройти обследование у врача-окулиста.
Эргономические требования к дисплеям с электронно-лучевыми трубками содержатся во многих руководствах, справочниках, стандартах [18 — 21,31 —33]. В государственных стандартах России [34] и в Санитарных правилах и нормах (СанПиН) [33а], гармонизированных с международным и европейским стандартами [31, 31а],установлены требования к двум группам визуальных параметров: 1) яркость, освещенность, угловой размер знака и угол наблюдения и 2) неравномерность яркости, блики, мелькания, расстояние между знаками, словами, строками, геометрические и нелинейные искажения, дрожание изображения и т.д.
Однако не только конкретное значение каждого из перечисленных параметров определяет эргономичность дисплеев. Главное — совокупность определенных сочетаний значений основных визуальных параметров, отнесенных к первой группе. Можно утверждать, что каждому значению рабочей яркости соответствуют определенные значения освещенности, углового размера знака (расстояния наблюдения), угла наблюдения, обеспечивающих оптимальные условия работы. И так для каждого из этих четырех, как минимум, визуальных параметров.
Значения технических характеристик дисплеев не дают гарантии комфортности и эффективности работы человека. Объективные (технические) и субъективные (человеческие) оценки дисплеев чаще всего не совпадают, поскольку человек воспринимает изображение и делает вывод о его качестве по совокупности всех его параметров и условий наблюдения. Именно поэтому эргономическая оценка дисплеев может быть осуществлена только по результатам статистических эргономическихэкспериментов, в которых варьируются все основные визуальные параметры дисплеев и на основании которых рекомендуются оптимальные и допустимые сочетания их значений [336].
При организации работы пользователя с дисплеем всегда следует иметь дело с рабочим местом в целом. Характеристики дисплея рассматриваются в связи с компонентами рабочей системы, включающей рабочее место с дисплеем, окружающую среду, структуру задач, организационные и социологические факторы.
Эргономические требования, предъявляемые к дисплеям, различаются в зависимости от их типов и от выполняемых с их помощью задач. При использовании общих рекомендаций необходимо делать поправки на конкретные условия работы. При этом эргономиста должны интересовать прежде всего не гипотетические средние показатели, а удобство и нормальные условия работы каждого индивида.
Комфортность, надежность и эффективность восприятия визуальной информации обеспечиваются выбором значений следующих эргономических параметров и характеристик дисплеев и условий их эксплуатации [34] (табл. 8-4).Использование дисплеев детьми допускается только при оптимальных значениях эргономических параметров дисплеев.
Эргономические требования к визуальным параметрам портативных персональных компьютеров с ЖК-эк-ранами требует столь же строгого контроля при эксплуатации, как и дисплеев на ЭЛТ. Блики на них от внешних источников света также вредны для зрения, как и на ЭЛТ. Нанесение антибликовых покрытий на ЖК-экраны достаточно сложная технологическая задача. Кроме того, специфика дискретного изображения, цветовые характеристики ЖК-экранов пассивных и на активной матрице существенно влияют на качество восприятия информации. Так, установлено, что при чтении в свете ламп накаливания наименьшую нагрузку на глаза дает ЖК-экран на активной матрице, а при работе с пассивным ЖК-экраном глаза меньше устают при люминесцентном освещении. Как показывает опыт, в целях обеспечения зрительной безопасности пользователей ноутбуков с ЖК-экранами целесообразно применять антибликовые фильтры, аналогичные тем, которые устанавливаются перед экранами дисплеев на ЭЛТ, причем многие из фильтров одновременно ограничивают угол обзора информации на экране, делая ее недоступной для заглядывающих сбоку [34].
Осуществляя выбор цветовых характеристик при работе с дисплеями, рекомендуется принимать во внимание, что количество воспроизводимых цветов на экране дисплея (включая цвет невозбужденного экрана), составляет не менее: для монохромных дисплеев — 2; для многоцветных графических дисплеев — 16. Для монохромных дисплеев рекомендуемые цвета свечения экрана — желтый, зеленый, оранжевый, ахроматический (белый, серый). Для многоцветных дисплеев рекомендуется для знаков и фона выбирать цвета с наиболее удаленными координатами цветности. Для текстовых сообщений, тонкой графики и другой информации, требующей высокого разрешения, не рекомендуется применять воспроизведение на темном фоне изображений в цветах синего участка спектра. Цвета красного участка спектра рекомендуется выбирать для привлечения внимания пользователя.
В особую эргономическую проблему выливается создание шрифтов для представления информации на экране дисплея. Каждый знак из шрифтового набора должен быть максимально распознаваем, что зависит от расположения и выделенности таких его элементов, как диагонали, прямые линии и петли. При создании шрифтов необходимо предупреждать возможные искажения знаков. Буква "А", например, должна иметь четко определенное пустое пространство над горизонтальной перекладиной. Боковые элементы буквы не должны располагаться слишком близко друг к другу. Буква "В" должна иметь примерно равные верхнюю и нижнюю петли. Горизонтальные штрихи буквы "Е" не должны располагаться слишком близко друг к другу. Буква "Р" должна иметь достаточно большую в разумных пределах петлю. Заглавная буква "О" должна отличаться от числа "О", которое для этого обозначается "0" (перечеркнутым).
Верхняя петля цифры 8 должна быть лишь слегка меньше нижней.Если верхняя петля будет слишком маленькая, эту цифру трудно будет быстро опознать. Когда цифры 6 и 9 имеют слишком большие петли и слишком закругленные хвостики, их трудно распознавать. Петли должны быть отчетливо видимыми, а хвостовые — явно выражены.
Определение качества отображения информации на экране дисплея — достаточно сложная задача, потому что она, сочетая объективные и субъективные оценки, связана с выявлением гармоничного взаимодействия между многими характеристиками и параметрами. При таком подходе не срабатывают в полной мере системы управления качеством, в основе которых лежит положение о том, что люди принимают решения и ведут себя рациональным образом.
Конструкция дисплея должна обеспечивать возможность установки рекомендуемых угла наклона экрана, а также углов наблюдения экрана и знака (рис. 8-11).Положение дисплея должно легко регулироваться для устранения условий, при которых может развиваться утомление и происходить напряжение скелетно-мышеч-ной системы.
При работе с дисплеем предпочтителен негативный контраст — темные знаки на светлом фоне. Он снижает количество ошибок и уменьшает время, затрачиваемое на выполнение рабочих задач. Изображение на экране при таком контрасте напоминает обычные печатные документы, что устраняет необходимость переадаптации глаз пользователя при одновременной работе с текстом. Существенна и такая деталь, какуменьшение негативного влияния отражений источников света. Выявлено, что
большинство пользователей предпочитает работать именно с темными знаками на светлом фоне. Не следует использовать светлые знаки на светлом фоне или темные знаки на темном фоне. Наиболее различимо: черное на белом, синее на белом, черное на желтом.
Даже если дисплей обеспечивает хорошее качество изображения, его восприятие зачастую зависит от внешних воздействий. Свет, отражающийся от объектов, непосредственно соседствующих с экраном дисплея, может изменять уровень адаптации глаз пользователя и негативно влиять на восприятие изображения. Отрицательное влияние могут оказывать и источники света, непосредственно попадающие в поле зрения операторов. Поэтому не должно быть ярких источников света в пределах утла наблюдения экрана, т.е. между линией наблюдения нижней кромки экрана дисплея и горизонтали, проведенной из точки наблюдения.
Рекомендуется использовать: рассеянное освещение; много относительно слабых источников света вместо меньшего количества ярких; экраны, козырьки для уменьшения эффектов отражения и блескости. Поскольку контраст изображения на экране определяется различием между яркими и темными участками его поверхности, то могут возникнуть проблемы при интенсивном внешнем освещении экрана, т.е. когда световой поток экрана оказывается недостаточным для преодоления внешнего освещения, в результате чего снижается контраст изображения.
Характеристика полей излучения дисплея[32, 33]. К ним пользователи проявляют повышенный интерес, поскольку с ними связывают возможный риск для здоровья. Однако пока нет достаточных научных доказательств влияния излучений дисплеев на здоровье пользователей. Принимая во внимание беспокойство общественности и многочисленные жалобы пользователей, во всем мире проводятся исследования излучений и соответствующие испытания дисплеев.
Рентгеновское излучение.Когда электронный луч ударяется о торцевую поверхность со слоем люминофора ЭЛТ, из точки столкновения излучаются рентгеновские лучи.
Энергия излучения зависит от ускоряющего напряжения электронного луча. Если рентгеновское излучение обладает энергией ниже определенного уровня, соответствующего ускоряющему напряжению 30 — 35 кВ, то рентгеновские лучи не проходят через стекло ЭЛТ.
Существуют и другие источники слабого ионизирующего излучения. Радиоактивные элементы в почве и строительных материалах вместе с космическим излучением обусловливают постоянное фоновое излучение. Практически невозможно измерить излучение более слабое, чем фоновое.
Электрические полявозникают между телами с различными электрическими потенциалами, например находящимися под разными напряжениями. Напряженность электрического поля между плоскими металлическими электродами легко рассчитать как отношение разности потенциалов к расстоянию между пластинами. Ту часть поля, которая остается постоянной, называют электростатическим полем, переменную же составляющую — переменным электрическим полем.
Электростатическое полевокруг пользователя создается отчасти поверхностным потенциалом дисплея, а отчасти зарядом, накопленным на пользователе из-за электризации трением, например при ходьбе по ковру или при трении об одежду. Разность потенциалов при этом может доходить до 10—15 кВ для одноцветных дисплеев и до 18 кВ — для многоцветных. Ускоряющее напряжение всегда положительно, и отрицательные частицы в воздухе притягиваются к внешней поверхности ЭЛТ. Эта поверхность может иметь некоторую проводимость при нормальной влажности воздуха. Если внешняя поверхность ЭЛТ не соединена электрически с земляным выводом трубки, то на стекле может накопиться отрицательный заряд. Этот заряд снижает напряженность электрического поля от высоковольтного электрода. Для обычной ЭЛТ снижение составляет от 0 до 50%, если воздух не слишком влажен. Если относительная влажность превышает 50%, то у многих ЭЛТ электростатическое поле зачастую совершенно исключается.
Поскольку напряженность электрического поля зависит от рабочего напряжения ЭЛТ, то электростатический потенциал экрана, работающего на другом принципе, обычно очень низок.
Электростатическое поле вокруг головы пользователя зависит не только от полей, создаваемых дисплеем, но также в равной мере от разности потенциалов между пользователем и окружающими предметами.
Для снятия электростатического поля вокруг пользователя необходимо выполнить следующие две процедуры:
1. Поле от дисплея следует исключить посредством проводящего покрытия на внутренней и внешней поверхностях стекла или с помощью отдельного проводящего фильтра перед экраном, состоящего из проволочной сетки или материала, покрытого прозрачным проводящим слоем.
2. Пользователь должен быть электрически заземлен для снятия разности потенциалов между ним и окружающими предметами. Этого можно достичь с помощью какого-либо электрически проводящего предмета, с которым часто соприкасается пользователь, например с помощью клавиатуры или определенных клавиш.
Наиболее значительным источником переменного электрического поляв дисплее является высокое напряжение, которое ускоряет электронный луч в ЭЛТ. На практике это напряжение редко бывает совершенно постоянным и отчасти изменяется. Это и есть та переменная составляющая, которая дает начало переменным электрическим полям.
Уровень фонового излучения обычно низок в помещениях и учреждений, и лабораторий. Дисплеи создают типичные поля, уровень напряженности которых легко измерить и при необходимости можно снизить.
Возможны следующие пути снижения уровня напряженности переменного электрического поля от дисплея:
♦ поля от электронных схем дисплея могут быть экранированы металлическим кожухом. Если применен кожух из пластика, то эти поля можно снизить, нанося на его внутреннюю поверхность металлизированные красители;
♦ поля от поверхности экрана можно экранировать таким же путем, как и электростатические поля. Однако для переменных электрических полей необходимо, чтобы проводящие покрытия или металлическая сетка имели очень высокую проводимость;
♦ поле от питающей сети можно снизить только путем заземления аппаратуры через трехпроводный сетевой кабель. Поле от питающей сети может быть снижено применением экранированного кабеля.
Магнитные поляв дисплее возникают по тем же принципам, что и переменные электрические поля. Одним из способов снижения магнитного поля, создаваемого дисплеем, является применение компенсационной катушки внутри трубки. Таким методом можно легко снизить напряженность поля в некоторых точках до очень низкого уровня и тем не менее иметь высокую напряженность поля в другом месте. Поэтому измерение магнитного поля вокруг ЭЛТ должно выполняться во многих точках вокруг трубки. Эти точки находятся на поверхности цилиндра, вертикальная ось которого равноудалена от поверхности экрана и от задней стенки дисплея. Измерения проводят в 16 точках каждой из трех горизонтальных плоскостей, отстоящих друг от друга на расстоянии 0.3 м. Расстояние до точки измерений выбирают таким образом, чтобы центральная плоскость проходила через середину ЭЛТ и чтобы это расстояние составляло 0.5 м от точки измерений до поверхности экрана ЭЛТ. Минимальное расстояние — 25 см от корпуса дисплея до точки измерений — предписано для того, чтобы можно было проводить испытания аппаратуры нетрадиционной формы.
Сведения о биологическом воздействии слабых низкочастотных магнитных полей ограничены. Развитие промышленности в конце 80 — начале 90-х годов показало, что возможно создание дисплеев, которые дают небольшое увеличение напряженности магнитного поля без существенного снижения дру-
гих параметров. Было также установлено, что у высококачественных дисплеев не обнаружено какой-либо связи между магнитным полем и основными визуальными эргономическими характеристиками.
В стандарт [34] и в СанПиН [33а] включены требования и нормы на параметры излучений дисплеев. Как видно из табл. 8-5, они соответствуют шведскому стандарту.
При правильном выборе защитные фильтры могут повышать качество изображения, снижать зрительное утомление и улучшать другие визуальные аспекты восприятия информации. Фильтры с проводящим покрытием и надежным заземлением могут уменьшать дозу облучения пользователя переменным электрическим полем в 2.5 — 3 раза. Однако проведенные в 1993 г. Московским институтом электроники и математики совместно с государственным научно-производственным предприятием "Циклон-Тест" исследования более 40 образцов фильтров российского и зарубежного производства показали, что только единицы из них имеют такую эффективность во всем диапазоне частот при испытаниях на имитаторе. При установке фильтров на реальный дисплей поле претерпевает такие изменения, что, например, на расстоянии по оси экрана от дисплея более 1.5 м оно становится больше, чем при отсутствии фильтра [336]. Кроме того, появляются дополнительные "языки" в картине распределения поля, которые могут направляться на располагающихся справа и слева от дисплея других пользователей.
Увеличивается производство дисплеев с плоским экраном, среди которых наибольшей популярностью пользуются жидкокристаллические, чему не в малой степени способствует их удешевление и увеличение в размерах. Дисплеи на жидких кристаллах бывают двух типов — активно-матричные и пассивно-матричные. В активно-матричных на каждый элемент изображения (пиксел) приходится три транзистора, соответствующие трем основным цветам — красному, зеленому или синему, а также имеется конденсатор, поддерживающий необходимое напряжение. Активно-матричная технология предполагает использование высокочувствительных жидкокристаллических материалов, что обеспечивает качественный показ движущихся изображений.
Основные технические характеристики жидкокристаллических дисплеев (размеры экрана, разрешение, частота регенерации) стали сравнимы с возможностями дисплеев на электронно-лучевых трубках. А основное преимущество жидкокристаллических дисплеев — легкость и компактность в сочетании с меньшим, чем у ЭЛТ-мониторов потреблением энергии — как нельзя лучше подходит для портативных систем [25].
Излучения переменного электромагнитного поля свойственны всем радиоэлектронным устройствам. Не составляют исключения и портативные персональные компьютеры с ЖК экранами. Для таких ПК возможны два режима электропитания — от встроенного аккумулятора и от сети. В первом режиме, как показали измерения, излучаемое поле, естественно, меньше, но оно существует, причем в диапазонах частот, упомянутых в MPRII. В режиме электропитания от сети портативный компьютер излучает электрическую составляющую переменного электромагнитного поля, мало отличающуюся по интенсивности от ПК с дисплеями на ЭЛТ [336].
Рациональная организация режимов труда и отдыха — важное условие профилактики преждевременного утомления при работе с дисплеями. Очень часто понятием "перерыв" обозначают паузы отдыха от физиологического и психического стресса, возникшего на предыдущих этапах работы. Характеристика стресса иотносительная величина физиологического и психического утомления измеряются в зависимости от особенностей предшествующего задания. Время, в течение которого человек бездействует, но не может отрешиться от предыдущего задания, не может считаться отдыхом.
Длительность периодов отдыха не должна определяться временем действительного или кажущегося бездействия. Перерывы для отдыха должны предоставляться в зависимости от развития утомления. Однако на практике довольно сложно, а во многих случаях и невозможно точно установить начало развития утомления у работающего человека. Важна не длительность перерыва, а его ценность для отдыха. Чтобы увеличить эту ценность, необходимо совместно рассматривать вопросы временной последовательности перерывов и их продолжительности. Доказано, что частые паузы, предоставляемые перед периодами увеличения утомления, намного ценнее более длительных, но менее частых перерывов, начинающихся уже после снижения уровня работоспособности. Частые короткие перерывы позволяют значительно снизить уровень утомления и, несмотря на сокращение общего времени работы, увеличить производительность труда.
Но даже самые рациональные режимы труда и отдыха и совершенная организация рабочих мест с дисплеями могут не дать желаемых результатов, если сама деятельность монотонна. Поэтому большое значение приобретают вопросы, связанные с ее анализом и обогащением содержания [19].
8.4. Организация компьютеризованных рабочих мест и планировка помещений
Компьютеризация всех сфер экономики и быта в промышленно развитых странах и комплексная автоматизация процессов производства и управления во многом изменили представления о рабочем месте и условиях труда (рис. 8-12).Происходят коренная смена технического оснащения рабочего места, изменения его структуры и формы, рабочих задач и деятельности по их выполнению. Содержание труда и функций многих категорий конторских работников существенно меняются — они становятся операторами ЭВМ. Персональный компьютер, принтер, факсимильный аппарат, сканер и телефонный автоответчик уже относительно давно заменяют собой целый набор оргтехники.
Увеличивается число людей, работающих с компьютером на дому, а не в учреждениях. Организация компьютеризованных рабочих мест и планировка помещений квартиры или дома в этой связи имеют свою специфику и представляют совсем не простую задачу. Прогнозируют, что само понятие центрального учреждения с выделенными для каждого служащего рабочими местами возможно отомрет уже в ближайшее время. Вместо нынешних унылых рядов отгороженных клетушек скорее всего возникнут интерьеры "гостиничного" типа, а служащие будут посещать центральное учреждение через определенные, регулярные интервалы, но не ежедневно [15а].
Широкий диапазон различий между пользователями компьютерных систем обусловливает поиски новых, не традиционных подходов к организации соответствующих рабочих мест и условий труда. Тем не менее многими эргономическими требованиями, приведенными в гл. VII, следует руководствоваться при проектировании и новых рабочих мест.
Организация компьютеризированного рабочего места во многом определяется дисплеем (рис. 8-13).Однако его конструкция зачастую не позволяет принять оптимальное решение. Поэтому вопросы выбора дисплея и необходимого оборудования для рабочего места должны быть тесно взаимосвязаны (рис. 8-14).В процессе проектирования следует учитывать, что рабочие места постоянно подвергаются изменениям (при модификации оборудования, приобретении нового оборудования, изменении конфигурации системы или выполняемых задач и т.п.).
Организация рабочих мест, оснащенных дисплеями, осуществляется в соответствии с требованиями, определяемыми характером и содержанием выполняемой человеком деятельности, его психофизиологическими возможностями и особенностями, а также антропометрическими и биомеханическими данными. Не рекомендуется жестко стандартизировать определенные виды оборудования, так как можно лишиться необходимой гибкости: изделия, помогающие одному пользователю, могут быть неудобны для другого.
Размещение дисплеев и вспомогательных устройств на рабочем месте должно обеспечивать человеку возможность принимать оптимальную рабочую позу. При этом следует исходить из положения, что наиболее негативное воздействие на организм оказывает не столько сама поза, сколько время, в течение которого человек в ней находится. Большинство эргономических стандартов для рабочих мест, оснащенных дисплеями, основаны на традиционных взглядах относительно того, что считать здоровой позой в положении сидя. Тезис "правильное прямое положение тела при сидении" восходит к 1884 г., когда немецкий врач Г.Стаффель рекомендовал столь хорошо известную прямую позу. В 1982 г. американский ученый А.Мэндал по этому поводу заметил: "Ни один нормальный человек не способен высидеть в этой искусственной позе (прямой корпус, вогнутая в поясничной области спина и бедра под прямым углом к корпусу) более 1—2 минут, и едва ли кому-нибудь будет легко работать, когда ось зрения горизонтальна. Стаффель... никогда не давал никаких серьезных объяснений, почему именно эта поза лучше, чем какая-либо другая. Тем не менее она была совершенно некритически воспринята всеми специалистами во всем мире как единственно правильная" [21, с.272].
Проводились исследования с целью получить обоснованный ответ на вопрос, полезна ли прямая поза для здоровья, вследствие чего ее все же следует рекомендовать, или лучше предпочесть расслабленное положение с отклоненным назад туловищем. Обзор исследований [15], проведенных в лабораториях и реальных условиях, показал, что существует большой разрыв между "утопией, выдаваемой за необходимость" (рекомендациями), и реальными позами. Большинство людей, работающих за дисплеями, откидываются назад и часто вытягивают ноги. Шведские врачи А.Нахемсон и Е.Элфстром, а также В.Андерсон и Р.Ортенгрин измеряли давление в межпозвоночных дисках и электрическую активность мышц спины при разных позах в положении сидя. При увеличении угла наклона спинки сиденья с 90 до 120 градусов у испытуемых выявлено существенное снижение давления в межпозвоночных дисках и электрической активности мышц спины. Поскольку повышение давления в межпозвоночных дисках означает их напряжение и более быстрое изнашивание, то вывод очевиден: поза в положении сидя с меньшим давлением в дисках более здорова и желательна. При опоре спины на откинутую спинку вес верхней части тела до некоторой степени переносится на спинку. Это существенно уменьшает нагрузку на межпозвоночные диски и статическое напряжение мышц. Таким образом, люди, работающие за дисплеем, инстинктивно поступают правильно, предпочитая позу с наклоном назад.
Рабочие места с дисплеями должны проектироваться таким образом, чтобы параметры основного оборудования были регулируемыми. Рабочие места без регулируемой высоты клавиатуры, высоты и удаленности экрана не подходят для длительной и непрерывной работы. Оптимально, когда возможно регулировать высоту и наклон рабочей поверхности, высоту, наклон, поворот и удаленность дисплея, а также высоту рабочего кресла, положение спинки, утлы их наклона (рис. 8-15).Традиционные конторские стулья с относительно небольшой опорой для спины не годятся для работы за дисплеем. Как уже отмечалось, не следует увлекаться большим числом регу-
лируемых параметров. Органы управления для установки параметров рабочего места должны быть простыми и удобными в использовании.
Параметры рабочего места с дисплеем должны регулироваться в следующих интервалах:
1) высота клавиатуры (средний ряд над полом) 70-85 см;
2) центр экрана над полом 90-115 см;
3) наклон экрана назад по отношению к горизонтальной плоскости 88-105 градусов;
4) расстояние между экраном и краем стола 50-75 см. Для уменьшения риска появления отражений на поверхности экрана дисплея она должна находиться под прямым углом к окну. Окна не должны располагаться ни позади операторов, ни перед ними. Глубина пространства для ног должна составлять: от края стола не менее 60 см на уровне коленей и 80 см на уровне ступней [22].
Эргономические характеристики рабочего кресла, неотъемлемой части рабочего места с дисплеем, приведены в гл. VII. При проектировании рабочих мест с дисплеями необходимо предусматривать рациональное освещение (от 300 до 500 лк, а для выполнения ввода данных 500 — 700 лк), оптимальную температуру (в холодный период года от 22 до 24°С, в теплый период года от 23 до 25°С), относительную влажность воздуха (не ниже 40%). Скорость движения воздуха на рабочем месте оператора должна быть 0.1 м/с.
Важно проектирование не только аппаратных средств вычислительной техники, рабочих мест и среды учреждения (офиса), но и системы его деятельности. В этом случае эргономика и дизайн могли бы освободить человека от необходимости длительного пребывания в неподвижной позе перед дисплеем.
Таким образом, планируя и проектируя рабочее место, следует предусматривать выполнение ряда требований [20]:
1. На рабочем столе должно быть обеспечено достаточное пространство для размещения необходимой документации.
2. Терминал и вспомогательные средства для работы должны регулироваться в некоторых пределах, обеспечивая создание удобных условий работы с учетом антропометрических данных. В качестве стандартного диапазона регулировки обычно выбирается такой диапазон, который позволяет подстраивать оборудование в соответствии с нуждами пользователей в пределах от 5-го до 95-го перцентиля взрослого населения.
3. Все используемое оборудование должно быть расположено в непосредственной близости от пользователей.
4. Даже если из соображений секретности надо изолировать дис-
плей, не следует помещать его в небольшую непривлекательную комнатку.
5. Должны быть обеспечены нормальные условия для визуальной деятельности пользователя. При этом следует иметь в виду, что используемая мебель и ее размещение влияют на выполнение определенных видов визуальных работ.
6. Следует обеспечивать зоны досягаемости для рук и ног пользователя, создавая условия для манипулирования органами управления без необходимости вытягивать верхние и нижние конечности или изменять положение тела человека.
7. Терминал должен регулироваться таким образом, чтобы базовый ряд клавиш на клавиатуре мог размещаться на 50 мм ниже уровня локтя пользователя. Это оптимальная высота для работы с клавиатурой.
8. Независимо от того, насколько хорошо спроектировано рабочее место, плохо сконструированное рабочее кресло будет снижать работоспособность пользователя и может привести к болезненным симптомам.
9. Каждая рабочая задача должна быть спроектирована таким образом, чтобы предупреждать появление утомления вследствие статической нагрузки на мышцы.
10. Персонал должен пройти краткий курс обучения с целью приобретения навыков регулирования оборудования и мебели для обеспечения правильного и комфортного положения тела.
11. Все острые углы и края любого оборудования или мебели должны быть закруглены или закрыты соответ-
ствующим материалом для защиты персонала и его одежды.
12. Необходимо предусмотреть достаточные амортизирующие средства для предотвращения повреждения ЭЛТ и другого оборудования при случайных толчках или перемещении их пользователем или другим персоналом.
13. Держатели документов должны быть на каждом рабочем месте, поскольку они облегчают работу пользователя, предотвращая необходимость частых наклонов головы. Держатель документа должен регулироваться по высоте, расстоянию и наклону. Одновременно он должен быть устойчивым. Предусматривают также средства для фиксации рукописи, например зажимы. Угол наблюдения держателя документа должен быть таким же, что и угол наблюдения экрана дисплея. Оптимально расположение держателя документов параллельно экрану дисплея.
Непосредственно на рабочем месте (пульте, столе) должны располагаться средства для хранения часто используемых предметов и материалов. Для малоиспользу-емых предметов и материалов отводятся более удаленные места и средства для хранения.
Места для хранения должны соответствовать тем же требованиям, что и остальная конторская мебель:
1) соответствовать типу, размеру и количеству предметов, которые должны храниться;
2) допускать возможность расширения;
3) обеспечивать легкий доступ, без излишнего физического напряжения пользователя;
4) обеспечивать удобство поиска, извлечения и замены хранимых материалов и предметов.
Должно быть предусмотрено и место для хранения личных вещей персонала.
Достаточно простым и практичным представляется подход, используемый американскими эргономистами и называемый концепцией расширяющихся сфер взаимодействия человека с окружающей средой. Можно начать с анализа зон досягаемости пользователя, работающего за своим столом и пультом с дисплеем. Следующий уровень анализа связан со схемой расположения и взаимодействия служащих в пределах рабочего пространства. Здесь необходимо оценивать расположение столов, пультов, перегородок, освещение и т.п. Следующий уровень связан с комбинацией рабочих пространств, в результате чего образуется пространственно-предметная среда отдела, отделения, учреждения или офиса. Эргономические требования учитываются и при проектировании здания, выборе места его расположения и т.д.
При размещении рабочих мест операторов персональных компьютеров в помещении необходимо учитывать, что в этом случае для оператора могут представлять опасность поля излучения не только того компьютера, за которым он работает, но и других компьютеров, находящихся в данном помещении. Возможный вариант расположения рабочих мест в помещении представлен на рис. 8-16 [336]. Одной из достаточно распространенных и удобных планировок учреждений с компьютеризированными рабочими' местами является так называемый ландшафтный офис. Основное достоинство концепции ландшафтного офиса — гибкость планировки рабочих пространств. Планировка осуществляется с учетом организационной структуры учреждения. Принимается во внимание и то обстоятельство, что структура или ее компоненты часто изменяются. В результате рабочее пространство может легко варьироваться в соответствии с организационными изменениями. Основными проблемами в этом случае являются шум и возможный недостаток конфиденциальности.
Концепция ландшафтного офиса может быть реализована с помощью специальной мебели типа передвигаемых перегородок. При желании можно использовать даже искривленные перегородки для сохранения непрерывности проходов. Особенно важно не создавать ненужных тупиков. Это
может ввести в заблуждение людей, пытающихся пройти к какому-либо из служащих, и опасно в аварийных ситуациях, требующих срочной эвакуации последних. Злоупотребление перегородками может привести к возникновению хаоса, в котором служащие будут разбросаны по рабочей площади случайным образом. Отсутствие проходов, указателей и ясно видимых границ может вводить в заблуждение сотрудников и посетителей.
При проектировании или выборе модульных систем перегородок предпочтение должно отдаваться системам, которые обладают такими характеристиками, как: 1) прочность; 2) отсутствие затруднений для передвижения; 3) наличие акустического контроля; 4) износостойкость; 5) легкость сборки и разборки; 6) легкость чистки.
Во многих учреждениях не хватает рабочей площади. В случае применения концепции ландшафтного офиса каждому служащему также необходимо некое минимальное рабочее пространство. Даже отказ от стен и переход к концепции ландшафтного офиса, имеющие своей целью улучшение условий труда и психологического состояния служащих, могут дать отрицательные результа-
ты, если основные проблемы, связанные с теснотой, так и не будут разрешены. Служащие будут считать принятое решение неудачным, если после перестройки они будут вынуждены иметь дело с теми же самыми проблемами, но в несколько иной форме.
В учреждении, где часто проводятся различные конфиденциальные беседы и обсуждения, используют концепцию конфиденциального офиса, т.е. пространство разделяют на отдельные комнаты или рабочие пространства. При такой планировке обеспечивается относительно тихая обстановка для работы, так как служащие отделены от источников шума и отвлекающих факторов. Возможные недостатки состоят в том, что разделяющие пространство этажа стены затрудняют контроль за работой сотрудников, служащие могуг чувствовать себя изолированными друг от друга. Кроме того, трудно передвигать стены при необходимости приспосабливаться к изменениям в структуре организации.
При проектировании рабочих помещений следует руководствоваться следующими дополнительными рекомендациями:
1. Наименьшее допустимое рабочее пространство должно быть такое, чтобы можно было разместить стол для одного служащего, стул для одного посетителя и еще иметь пространство для хранения нужных средств и материалов.
2. Необходимо хорошее общее освещение. Потолок и стены должны быть окрашены в светлые цвета для обеспечения лучшего распределения света.
3. Вентиляционную систему рекомендуется конструировать таким образом, чтобы имелось автономное управление для каждого рабочего пространства.
4. Средства контроля температуры не рекомендуется располагать в одном месте. Следует использовать индивидуальные датчики температуры в каждом рабочем пространстве.
Проектирование учреждения должно предусматривать возможность работы в нем как сотрудников-инвалидов, так и клиентов-инвалидов. Здание учреждения не должно создавать барьеров, затрудняющих вход в него инвалидов или препятствующих ему. Следует также предусмотреть:
1. Дверные проемы и коридоры, достаточно широкие для проезда инвалидных колясок.
2. Соответствующие средства и подъемники (лифты).
3. Тактильные информационные средства, например на органах управления лифтами, для обеспечения возможности использования их слепыми людьми.
4. Специальное оборудование в туалетах.
5. Специальную мебель, за которой можно работать в инвалидной коляске.
6. Фонтанчики для питья.
7. Удобно расположенные телефоны.
8. Средства управления подъемниками и освещением, установленные достаточно низко, чтобы ими можно было пользоваться из инвалидной коляски.
9. Поручни.
Правильно разработанные средства визуальной коммуникации (таблички, указатели и т.п.) в учреждении играют очень важную роль. Неправильные обозначения могут вести к путанице и появлению различных проблем. Сообщения на табличках должны быть отчетливыми, легкими для чтения и понимания, располагаться во всех местах, где это необходимо, и иметь привлекательный внешний вид.
Не все решения по оборудованию компьютеризированных рабочих мест являются дорогостоящими. Не нужно особой изобретательности, чтобы поднять мониторы до уровня глаз и чтобы пюпитры, поддерживающие па этом же уровне документы, были относительно недороги. "Главное, — считает менеджер в сфере эргономики технологического центра американской компании «Леви Страусе» после ее перехода на использование компьютерного оборудования,— повысить ответственность и подготовку каждого так, чтобы они сами могли вносить предложения об усовершенствованиях своей работы и того, чем они пользуются".