# Инженерная психология

Т А Фугелова

В учебнике излагаются основные проблемы и результаты иссле-дований в области инженерной психологии; рассматриваются характе-ристики системы "Человек - машина". Каждая тема заканчивается за-даниями для самостоятельной работы с литературой, словарями, стать-ями, проверочными тестами по основным вопросам курса. В специальный раздел помещены методики, которые применяются для анализа двигательного действия и процессов переработки ин-формации, решения сложных задач, для диагностики профессионалов и отбора на операторские профессии; для изучения функционального состояния человека, ценностей в организационном поведении, особен-ностей управления групповой деятельностью.Предназначен для слушателей институтов и факультетов повыше-ния квалификации, преподавателей, аспирантов и других профессио-нально-педагогических работников.

Федеральное агентство по образованию


Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования


"Тюменский государственный нефтегазовый университет"


Т. А. Фугелова


ИНЖЕНЕРНАЯ ПСИХОЛОГИЯ


Тюмень


ТюмГНГУ


2010


УДК 159.922(075.8)?62(075.8)


ББК 88.4я73


Ф 94


Рецензенты:


профессор, доктор педагогических наук В. М. Монахов


профессор, доктор педагогических наук И.Н. Емельянова


Фугелова, Т. А.


Ф 94


Инженерная психология [Текст]: учебник / Т. А. Фугелова. - Тюмень: ТюмГНГУ, 2010. - 291 с.


ISBN 978-5-9961-0135-1


В учебнике излагаются основные проблемы и результаты исследований в области инженерной психологии; рассматриваются характеристики системы "Человек - машина". Каждая тема заканчивается заданиями для самостоятельной работы с литературой, словарями, статьями, проверочными тестами по основным вопросам курса.


В специальный раздел помещены методики, которые применяются для анализа двигательного действия и процессов переработки информации, решения сложных задач, для диагностики профессионалов и отбора на операторские профессии; для изучения функционального состояния человека, ценностей в организационном поведении, особенностей управления групповой деятельностью.


Предназначен для слушателей институтов и факультетов повышения квалификации, преподавателей, аспирантов и других профессионально-педагогических работников.


ISBN 978-5-9961-0135-1


No Государственное образовательное


учреждение высшего


профессионального образования


"Тюменский государственный


нефтегазовый университет", 2010


Введение


Технический прогресс приводит ко все более широкой механизации и автоматизации производственных процессов, централизации управления ими, внедрению вычислительной техники и автоматизированных систем управления, использованию системных методов в организации и управлении производством. Все это существенно изменяет специфику и структуру трудовой деятельности человека, предъявляет повышенные требования к оптимизации его взаимодействия с современной техникой.


В связи с этим возникает большой круг теоретических и прикладных проблем, связанных с изучением и совершенствованием систем "человек-машина", являющихся основным объектом исследования инженерной психологии. Основами инженерной психологии должен овладеть каждый инженер, каждый организатор производства, т.к. развитие современного производства на научной основе, грамотное проектирование и эксплуатация техники, организация труда требуют учета психологических и других особенностей человека, обслуживающего современную технику.


Современные системы управления условно можно разбить на два больших класса: технологические и организационные. В первом случае человек при помощи технических средств управляет производственными агрегатами и процессами, транспортными средствами и т.д., то есть другими машинами. В системах организационного типа человек, используя технические средства для выработки решений, управляет коллективами людей. Деятельность человека в таких системах носит управленческий характер.


В учебнике освещаются основные методологические вопросы инженерной психологии, рассматриваются предмет, задачи и методы инженерной психологии. Включена тема, в которой представлен психологический анализ деятельности оператора, характеристики основных психических процессов и функций. В ряде тем включены вопросы учета инженерно-психологических требований при проектировании систем "человек-машина". Определяются требования к устройствам отображения и ввода информации, факторам производственной среды, рабочим местам операторов. Представлен материал по учету человеческого фактора при эксплуатации сложных систем. При этом на первый план выдвинуты не процессы информационного обмена между машиной и машиноподобным человеком, а человек как субъект деятельности. Большое внимание уделяется вопросам профессионального отбора и обучения операторов, организации их групповой деятельности.


Каждая тема заканчивается вопросами и заданиями, которые носят, как правило, творческий характер. В конце учебника помещен глоссарий.


Специальный раздел учебника "Практикум" посвящен комплексу современных методов исследования труда и личности профессионала. Каждое занятие содержит комплекс методик и одновременно определенный объем соответствующего теоретического материала. Это позволяет строить гипотезы и адекватно интерпретировать результаты исследования.


Тема 1 - "Диагностика профессионалов и отбора для обучения операторским профессиям" содержит метод обработки диагностических данных, позволяющих уменьшить величину ошибки при отборе лиц для обучения операторским профессиям.


Занятие 1 включает методики оценки профессионально важных качеств операторов: оперирование пространственными представлениями, мыслительные способности - определение особенностей понятийного мышления и оценка способности к логическим умозаключениям, оперативная память, внимание - переключение и устойчивость.


Занятие 2 посвящено исследованию психомоторных качеств будущих операторов по методикам "Скорость реакция выбора" и "Определение силы нервной системы при помощи теппинг-теста."


Тема 2 - "Функциональное состояние человека" посвящена освоению субъективных методов оценки функционального состояния человека и процедурам воздействия на функциональное состояние - мобилизации и релаксации.


Занятия 3 и 4 нацелены на освоение методов субъективной оценки функционального состояния. Диагностический комплекс, предлагаемый для изучения, содержит несколько методик оценки различных видов актуального функционального состояния, фонового уровня функционального состояния и шкалу дифференциальных эмоций.


В занятии 5 представлены методы психологической саморегуляции функциональных состояний профессионалов. Студенты знакомятся с серией заданий, в которых предлагается изучить особенности методик психологической саморегуляции: мышечная релаксация, аутогенная тренировка.


В теме 3 - "Ценности в организационном поведении" представлен метод исследования взаимосвязи типа личности и сферы профессиональной деятельности, методика исследования направленности на вид инженерной деятельности, методика диагностики социально-психологических установок личности в мотивационно-потребностной сфере: "альтруизм-эгоизм", "процесс-результат деятельности".


В теме 4 - "Управление групповой деятельностью" акцент делается на исследование восприятия индивидом группы (направленности): индивидуалистической, коллективистической и прагматической; изучаются такие особенности личности, как "доминирование" и "подчинение", играющие важную роль при принятии решения с опорой на собственное мнение или на подчинение мнению других; изучается склонность к определенному стилю руководства коллективом.


Студенты приобретают профессионально важные качества личности оператора: интерес к операторской деятельности, способность к напряжению при возникновении стрессовых ситуаций, эмоциональную устойчивость, широту распределения, быстроту переключения и устойчивость внимания и т.д. Понимают важность принятия решения в деятельности оператора.


Раздел 1. Предмет, задачи и методы инженерной


психологии


Тема 1. Предмет, задачи и методы инженерной психологии


1.1. Предмет инженерной психологии


С развитием технического прогресса, механизации и автоматизации производства, с появлением множества новых профессий возникла специальная техническая проблема - проблема учета психологических возможностей человека при работе с техникой. Началось интенсивное изучение предельных возможностей человека, скорости переработки информации, исследование закономерностей утомления при работе на определенных технических средствах и все это с намерением проектирования новой техники, приспособленной к возможностям человека. Это направление получило название инженерной психологии.


Если основной задачей психологии труда является учет психологических особенностей работы человека применительно к условиям труда, то основной задачей инженерной психологии стало приспособление техники к возможностям человека.


Классическим объектом инженерной психологии является деятельность человека в системах контроля и управления (труд диспетчера, оператора у пульта управления и т.п.), точнее, взаимодействие человека и машины в этих системах. Однако область ее исследований более широка. Она охватывает все виды техники. Инженерно-психологические исследования необходимы всюду, где речь идет о создании тех или иных устройств, рассчитанных на восприятие, представление, мышление человека, на его действия.


Таким образом, инженерная психология изучает объективные закономерности процессов информационного взаимодействия человека и техники с целью использования их в практике проектирования, создания и эксплуатации систем "человек-машина" (СЧМ). Поскольку человек остается ведущим звеном в организации трудовой деятельности, то и основное внимание уделяется деятельности человека-оператора и тем сложностям, с которыми ему приходится сталкиваться в процессе выполнения сложных заданий.


Если производительный труд человека ранее имел преимущественно физический, мускульный характер, то сейчас в связи с достижениями научно-технического прогресса он все более интеллектуализируется. Управление машинами связано не столько с физическими, сколько с умственными нагрузками. Основными функциями человека на производстве все более становятся программирование работы машин, управление ими и контроль. Они связаны с необходимостью перерабатывать большие потоки информации и принимать ответственные решения.


За счет развития техники возможности человека расширяются, но техника оказывается настолько сложной, что ею становится трудно управлять. Возникает задача согласования конструкций машин с психологическими и физиологическими характеристиками человека.


Инженерная психология рассматривает деятельность человека и функционирование машины во взаимосвязи. Часто человек допускает ошибки не потому, что он не овладел профессией, а потому, что его психофизиологические возможности ограничены: скорость передаваемой информации превышает возможности органов чувств, форма сигналов оказывается трудной для осмысливания ее человеком. Если при создании новой техники не будут учтены закономерности восприятия, внимания, памяти и мышления, психические свойства человека и динамика его психических состояний, то это означает, что уже в самой создаваемой технике "закладывается" человеческая ошибка.


Инициаторами создания инженерно-психологического направления выступали американские и английские психологи А. Чапанис, Мак-Фердан, У. Гарнер, Д. Бронбет и др.


Как самостоятельная наука инженерная психология начала формироваться в 40-х годах ХХ века и первоначально развивалась как направление традиционной психологии труда, основным объектом которой было исследование непосредственного взаимодействия человека с предметами и орудиями труда (инструменты, станок, конвейер, средства транспорта и т.п.). Задачи инженерной психологии сводились в основном к критическому анализу ошибок проектирования оборудования или подготовке операторов, выявлению факторов, влияющих на эффективность систем "человек-машина". Были выработаны полезные рекомендации по рациональному конструированию пультов управления, шкал приборов, средств индикации и т.п.


В 50-х гг. были определены в общих чертах закономерности приема и переработки информации человеком, а в 60-х гг.- общие принципы организации взаимодействия человека с ЭВМ. Выработанные рекомендации нашли практическое применение при автоматизации процессов управления на производстве, в авиации, космонавтике и т.д.


В марте 1957 года на Всесоюзном совещании (конференции) по вопросам психологии труда в Москве инженерная психология была определена как самостоятельная область исследования. В этом же году была создана первая в стране научно-исследовательская лаборатория (индустриальной) инженерной психологии под руководством Д.А. Ошанина.


В 1963 г. была издана первая в стране монография по инженерной психологии (Б. Ф. Ломов. Человек и техника Л., ЛГУ, 1963), в которой были систематизированы достигнутые к тому времени результаты.


В течение 1960-1963 гг. лаборатории были созданы в МГУ (руководитель - В. П. Зинченко), НИИ технической эстетики (В. Ф. Венда). В институте психологии АН СССР лаборатория инженерной психологии была открыта в 1973 г. по инициативе Б. Ф. Ломова и В. Ф. Рубахина.


В конце 60-х гг. инженерная психология перешла к синтезу, проектированию человеческой деятельности в больших системах, она вносит определенный вклад в разработку мероприятий по повышению эффективности их функционирования.


Развитие инженерной психологии направлено на комплексное решение задач повышения производительности труда, улучшения условий и гуманизации труда человека, управляющего современной сложной техникой.


В процессе развития инженерной психологии произошел переход от изучения отдельных элементов деятельности к изучению трудовой деятельности в целом, от рассмотрения оператора как простого звена системы управления к рассмотрению его сложной высокоорганизованной системы, от машиноцентрического подхода к антропоцентрическому.


В связи с приближением эры нанотехнологии формируется и новое направление в психологии - нанопсихология, поэтому перед инженерной психологией возникнут новые задачи.


1.2. Цель и стратегия инженерной психологии


Весь комплекс теоретических и практических инженерно-психологических исследований имеет главной целью обеспечение высокой эффективности систем "человек-техника". Эффективность любой системы определяется ее производительностью и надежностью при таких условиях, как, например, качество продукта (результата), долговечность, энергозатраты и т.п. Надежность - комплексное свойство объекта, состоящее в его способности выполнять заданные функции, сохраняя свои основные характеристики в установленных пределах. Производительность, качество, надежность следует отнести к основным параметрам эффективности деятельности.


Параметры эффективности деятельности - это количественные и качественные показатели, по которым оценивается эффективность деятельности.


Эффективная работа системы "человек-техника" требует наличия высокопроизводительной и надежной техники; конструкция техники и организации производственного процесса должны позволять человеку реализовать все технические возможности. И, наконец, человек должен быть способным по своим качествам реализовать эти возможности, добиваться высокой производительности труда и обеспечивать выполнение производственных операций.


Достижение главной цели инженерной психологии осуществляется, во-первых, за счет улучшения технологических характеристик трудового процесса, а во-вторых, за счет характеристик трудового процесса и условий труда, стимулирующих трудовую активность человека и в конечном счете - его отношение к труду.


Улучшение технологических характеристик трудового процесса означает:


- минимизацию времени выполнения отдельных действий и операций в трудовом процессе;


- исключение грубых ошибок типа промахов в трудовой деятельности;


- минимизацию вероятности ошибок, отрицательно сказывающихся на ходе технологического процесса, качестве продукта или отрицательно влияющих на состояние техники или человека;


- сохранение высокой работоспособности человека в течение длительного времени путем минимизации энергозатрат (психического и физического напряжения) в трудовом процессе.


Под улучшением технологических характеристик трудового процесса, стимулирующего трудовую активность человека, подразумевается следующее:


- надежность работы технических устройств;


- рациональная конструкция техники;


- соответствие сложности техники уровню подготовленности человека;


- совершенный эстетический вид технических устройств и производственных помещений;


- отсутствие вредных и мешающих работе внешних факторов.


Конечно, трудовая активность человека стимулируется не только улучшением характеристик трудового процесса. Существенную роль играют социальные условия, определяющие отношение человека к труду. Однако нельзя недооценивать роль характеристик трудового процесса в формировании личности человека, в создании высокого уровня мотивации к данному виду трудовой деятельности.


1.3. Задачи инженерной психологии


Как психологическая наука инженерная психология изучает психические процессы и свойства человека, выясняя, какие требования к техническим устройствам вытекают из особенностей человеческой деятельности, т.е. решает задачу приспособления техники и условий труда к человеку.


Как техническая наука инженерная психология изучает пульты управления, кабины машин, процессы и алгоритмы их функционирования для выяснения требований, предъявляемых к психологическим и физиологическим особенностям человека-оператора.


Структурная схема системы "человек-машина", являющаяся


объектом изучения в инженерной психологии


1. Информационные логические и вычислительные устройства


2. Средства отображения информации


3. Рецепторы (органы чувств)


4. Центральная нервная система


5. Эффекторы (органы движения)


6. Органы управления


Основные задачи инженерной психологии:


1. Анализ функций человека в СЧМ, изучение структуры и классификации деятельности оператора.


2. Изучение процессов преобразования информации человеком-оператором. Преобразование информации человеком включает в себя четыре этапа: прием информации, переработка принятой информации, принятие решения, осуществление управляющих воздействий.


3. Разработка принципов построения рабочих мест операторов.


4. Изучение влияния психологических факторов на эффективность систем "человек-машина".


5. Разработка принципов и методов профессиональной подготовки операторов в СЧМ (профессиональный отбор, обучение, формирование коллектива, тренировка).


6. Инженерно-психологическое проектирование и оценка систем "человек-машина".


7. Определение экономического эффекта инженерно-психологических разработок.


Основные прикладные направления инженерной психологии: системотехническое и эксплуатационное.


Основная задача системотехнического направления - комплексное проектирование деятельности оператора и используемых им технических средств. При разработке СЧМ конструктор совместно с психологом должен наряду с проектированием технической части СЧМ разработать проект деятельности человека: определить ее структуру, динамику, оптимальные способы выполнения, предъявить требования к уровню профессиональной пригодности, рассчитать реальные нормы деятельности оператора и сравнить их с допустимыми.


Основная задача эксплуатационного направления - анализ поведения и работоспособности операторов в различных режимах работы, разработка методов, критериев и средств контроля психологического состояния операторов в процессе работы, вопросы групповой психологии, вопросы профессиональной подготовки операторов и т.д.


Таким образом, теоретические задачи инженерной психологии связаны с изучением человека как субъекта деятельности (носителя предметно-практической деятельности и познания, источника активности, направленной на объект). В инженерно-психологических исследованиях, как правило, уделяется большое внимание выяснению того, какие психические и физиологические процессы и каким образом реализуются при обработке информации человеком, управляющим машиной. Изучение информационных систем человека, закономерностей кодирования внешнего сигнала, формирование психического образа и его регулирующей функции составляет главный аспект инженерной психологии.


Практические задачи инженерной психологии касаются согласования человека и техники как элементов единой системы. Под согласованием понимается, во-первых, максимальное приспособление техники к человеку (по параметрам конструкции и технологического процесса); во-вторых, максимальное приспособление человека к технике (по параметрам профессиональной пригодности и профессиональной подготовленности); в-третьих, рациональное распределение функций между человеком и автоматическими устройствами в системах "человек-техника".


Приспособление техники к человеку должно осуществляться с помощью ряда последовательных целенаправленных инженерно-психологических разработок на всех этапах проектирования. В целом они составляют суть инженерно-психологического обеспечения проектирования АСУ. Любое проектирование представляет собой процесс создания прототипа, прообраза предполагаемого или возможного объекта, состояния, деятельности человека. В период эксплуатации техники ее приспособление к человеку очень ограничено и оказывается возможным лишь при модернизации.


При распределении функций в системе "человек - машина" следует исходить из того, что решение творческих задач, связанных с логическим анализом ситуации, оценкой и прогнозом ее изменений, должно выполняться человеком; на машину возлагается выполнение рутинных, повторяющихся операций, в основном комбинаторно-вычислительного характера, а также хранение, обработка и оперативная выдача больших объемов информации. Электронную вычислительную машину следует рассматривать как квалифицированного помощника и собеседника, способствующего усилению творческого мышления и интуиции человека.


1.4. Особенности классификации системы "человек - машина"


Под системой понимается комплекс взаимосвязанных и взаимодействующих между собой элементов, предназначенных для решения единой задачи. В зависимости от степени участия человека в работе системы "человек-машина" различают: автоматические, автоматизированные и неавтоматические системы. Работа автоматической системы осуществляется без участия человека. В неавтоматической системе работа выполняется человеком без применения технических устройств. В работе автоматизированной системы принимает участие как человек, так и технические устройства. Следовательно, такая система представляет собой систему "человек - машина".


На практике применяются самые разнообразные виды систем "человек - машина". Основой их классификации могут явиться следующие четыре группы признаков: целевое назначение системы, характеристики человеческого звена, тип и структура машинного звена, тип взаимодействия компонентов системы.


По целевому назначению можно выделить следующие классы систем:


а) управляющие, в которых основной задачей человека является управление машиной (или комплексом);


б) обслуживающие, в которых человек контролирует состояние машинной системы, ищет неисправности, производит наладку, настройку, ремонт;


в) обучающие, т.е. вырабатывающие у человека определенные навыки (технические средства обучения, тренажеры и т.п.);


г) информационные, обеспечивающие поиск, накопление или получение необходимой для человека информации (радиолокационные, телевизионные, документальные системы, системы радио - и проводной связи и др.);


д) исследовательские, используемые при анализе тех или иных явлений, поиске новой информации, новых заданий (моделирующие установки, макеты, научно-исследовательские приборы и установки).


Особенность управляющих и обслуживающих систем заключается в том, что объектом целенаправленных воздействий в них является машинный компонент системы. В обучающих и информационных СЧМ направление воздействий противоположное - на человека. В исследовательских системах воздействие имеет и ту, и другую направленность.


По признаку характеристики "человеческого звена" можно выделить два класса СЧМ:


а) моносистемы, в состав которых входит один человек и одно или несколько технических устройств;


б) полисистемы, в состав которых входит некоторый коллектив людей и взаимодействующие с ним одно или комплекс технических устройств.


Полисистемы в свою очередь можно подразделить на "паритетные" и иерархические (многоуровневые). В первом случае в процессе взаимодействия людей с машинными компонентами не устанавливается какая-либо подчиненность и приоритетность отдельных членов коллектива. Примерами таких полисистем может служить система "коллектив людей - устройства жизнеобеспечения" (например, система жизнеобеспечения на космическом корабле или подводной лодке). Другим примером может быть система отображения информации с большим экраном, предназначенная для использования коллективом операторов.


В отличие от этого в иерархических СЧМ устанавливается или организационная, или приоритетная иерархия взаимодействия людей с техническими устройствами. Так, в системе управления воздушным движением диспетчер аэропорта образует верхний уровень управления, следующий уровень - это командиры воздушных судов, действиями которых руководит диспетчер. Третий уровень - остальные члены экипажа, работающие под руководством командира корабля.


По типу и структуре машинного компонента можно выделить инструментальные СЧМ, в состав которых в качестве технических устройств входят инструменты и приборы, отличительной особенностью этих систем, как правило, является требование высокой точности выполняемых человеком операций.


Другим типом СЧМ являются простейшие человеко-машинные системы, которые включают стационарное и нестационарное техническое устройство (различного рода преобразователи энергии) и человека, использующего это устройство. Здесь требования к человеку существенно различаются в зависимости от типа устройства, его целевого назначения и условий применения. Однако их основной особенностью является сравнительная простота функций человека.


Следующим важным типом СЧМ являются сложные человеко-машинные системы, включающие помимо использующего их человека некоторую совокупность технологически связанных, но различных по своему функциональному назначению аппаратов, устройств и машин, предназначенных для производства определенного продукта (энергетическая установка, прокатный стан, автоматическая поточная линия, вычислительный комплекс и т.п.). В этих системах, как правило, связанность технологического процесса обеспечивается локальными системами автоматического управления. В задачу человека входит общий контроль за ходом технологического процесса, изменение режимов работы, оптимизация отдельных процессов, настройка, пуск и остановка.


Еще более сложным типом СЧМ являются системотехнические комплексы. Они представляют собой сложную техническую систему с неполностью детерминированными связями и коллектив людей, участвующих в ее использовании. Для систем такого типа характерным является взаимодействие не только по цепи "человек - машина", но и по цепи "человек - человек - машина". Другими словами, в процессе своей деятельности человек взаимодействует не только с техническими устройствами, но и с другими людьми. Типичными примерами системотехнических комплексов различного уровня и назначения могут служить судно, воздушный лайнер, промышленное предприятие, вычислительный центр, транспортная система и т.п.


В основу классификации СЧМ по типу взаимодействия человека и машины может быть положена степень непрерывности этого взаимодействия. По этому признаку различают системы непрерывного (например, система "водитель-автомобиль") и эпизодического взаимодействия. Последние, в свою очередь, делятся на системы регулярного взаимодействия и стохастического. Примером системы регулярного взаимодействия может служить система "оператор - ЭВМ". В ней ввод информации и получение результатов определяются характером решаемых задач, т.е. режимы взаимодействия во времени регламентируются характером и объемом вычислений. Эпизодическое взаимодействие имеет место в таких системах, как "оператор - система централизованного контроля", "наладчик - станок" и т.п.


Несмотря на большое разнообразие систем "человек - машина", они имеют целый ряд общих черт и особенностей. Эти системы динамические, целеустремленные, самоорганизующиеся, адаптивные.


Характерные особенности, присущие СЧМ как сложной динамической системе: разветвленность структуры между элементами (человеком и машиной); разнообразие природы элементов (в состав СЧМ могут входить человек, коллектив людей, автоматы, машины, комплексы машин и т.д.); перестраиваемость структуры и связей между элементами (например, при нормальном ходе технологического процесса оператор лишь следит за ходом его протекания, т.е. включен в контур управления как бы параллельно; при отклонении от нормы оператор берет управление на себя, т.е. включается в контур управления последовательно); автономность элементов, т.е. способность их автономно выполнять часть своих задач.


Системы "человек - машина" относятся также к классу целеустремленных систем. Существенной особенностью целеустремленных систем является их способность получать одинаковые результаты различными способами. Системы этого класса могут изменять свои задачи; они выбирают как сами задачи, так и средства их реализации. Целеустремленность СЧМ обусловлена тем, что в нее включен человек. Именно он ставит цели, определяет задачи и выбирает средства достижения цели.


Системы "человек - машина" можно рассматривать и как адаптивные системы. Свойство адаптации заключается в приспособлении СЧМ к изменяющимся условиям работы, в изменении режима функционирования в соответствии с новыми условиями. До недавнего времени свойство адаптации СЧМ реализовалось благодаря приспособительным возможностям человека, гибкости и пластичности его поведения, возможности его изменения в зависимости от конкретной обстановки. В настоящее время ставится вопрос о создании СЧМ, в которой свойство адаптации реализуется путем соответствующего технического обеспечения. Речь идет о создании таких технических средств, которые могут изменить свои параметры и условия деятельности в зависимости от текущего конкретного психофизиологического состояния человека и показателей эффективности его деятельности.


Система "человек - машина" может быть отнесена к классу самоорганизующихся систем, т.е. систем, способных к уменьшению неопределенности после вывода их из устойчивого, равновесного состояния под действием различного рада возмущений. Это свойство становится возможным благодаря целенаправленной деятельности человека, способности его планировать свои действия, принимать правильные решения и реализовывать их в соответствии с возникшими обстоятельствами.


На основании вышеизложенного можно в общих чертах охарактеризовать некоторые важнейшие принципы системного подхода к изучению СЧМ. Суть их сводится к следующему.


1. Возможно более полное и точное определение назначения системы, ее целей и задач.


2. Исследование структуры системы и, прежде всего состава входящих в нее компонентов, межкомпонентных связей и связей системы с внешней средой.


3. Последовательное изучение характера функционирования системы, в том числе всей системы в целом, отдельных подсистем, изменчивости функций и их особенностей на разных стадиях существования системы.


4. Рассмотрение системы в динамике, в развитии, т.е. на различных этапах ее жизненного цикла: при проектировании, производстве и эксплуатации.


Проектировочная сущность инженерной психологии приобретает в настоящее время решающее значение. Под инженерно-психологическим обеспечением понимается весь комплекс мероприятий, связанных с организацией учета человеческого фактора в процессе проектирования, производства и эксплуатации СЧМ. Проблема инженерно-психологического обеспечения имеет два основных аспекта: целевой и организационно-методический. Первый из них связан с непосредственным выполнением работ по учету человеческого фактора на каждом из этапов жизненного цикла СЧМ; его содержание целиком или полностью определяется проблематикой инженерной психологии. Второй аспект связан с организационно-методическим обеспечением работ по учету человеческого фактора.


Содержание инженерно-психологического обеспечения СЧМ


Этап


жизненного цикла


Аспект инженерно-психологического обеспечения


целевой


организационно-методический


Проектирование


Определение функций человека в проектируемой СЧМ и оценка его психофизиологических возможностей по их выполнению (инженерно-психологическое проектирование)


Разработка нормативных и справочно-методических материалов по инженерно-психологическому проектированию деятельности оператора. Организация труда коллектива проектировщиков


Производство


Учет психофизиологических свойств человека в процессе производства (условия труда, режим труда и отдыха, взаимосвязи операторов в групповой деятельности и т.п.)


Разработка нормативных и справочно-методических материалов по учету человеческого фактора в процессе производства


Эксплуатация


Учет психофизиологических возможностей человека при эксплуатации техники (профессиональный отбор, обучение, тренировки, формирование операторских коллективов, организация их труда)


Разработка методик по профессиональному отбору (если это необходимо) и подготовке операторов, подбору коллективов, организации труда. Разработка нормативных документов, регламентирующих применение этих методик


1.5. Оператор в системе "человек - машина"


Независимо от степени автоматизации СЧМ, человек остается главным звеном. Именно он ставит цели перед системой, планирует, направляет и контролирует весь процесс ее функционирования. Поэтому деятельность оператора является исходным пунктом инженерно-психологического анализа и изучения СЧМ. Деятельность оператора имеет ряд особенностей, определяемых следующими тенденциями развития современного производства.


1. С развитием техники увеличивается число объектов (и их параметров), которыми необходимо управлять. Это усложняет и повышает роль операций по планированию и организации труда, по контролю и управлению производственными процессами.


2. Развиваются системы дистанционного управления. Человек все более удаляется от управляемых объектов, о динамике их состояния он судит не по данным непосредственного наблюдения, а на основании восприятия сигналов от устройств отображения информации, имитирующих реальные производственные объекты. Осуществляя дистанционное управление, человек получает необходимую информацию в закодированном виде (т.е. в виде показаний счетчиков, индикаторов, измерительных приборов и т.д.), что обусловливает необходимость декодирования и мысленного сопоставления полученной информации с состоянием реального управляемого объекта.


3. Увеличение сложности и скорости течения производственных процессов выдвигает повышенные требования к точности действий операторов, быстроте принятия решений в осуществлении управленческих функций. В значительной мере возрастает степень ответственности за совершаемые действия, поскольку ошибка оператора при выполнении даже самого простого акта может привести к нарушению работы всей системы "человек - машина", создать аварийную ситуацию с угрозой для жизни работающих людей. Поэтому работа оператора в современных человеко-машинных комплексах характеризуется значительными увеличениями нагрузки на нервно-психическую деятельность человека, в связи с чем по-иному ставится проблема критериев качества операторского труда. Основным критерием становится не физическая тяжесть труда, а его нервно-психическая напряженность.


4. В условиях производства изменяются условия работы человека. Для некоторых видов деятельности оператора характерно ограничение двигательной активности, которое не только проявляется в общем уменьшении количества мышечной работы, но и связано с преимущественным использованием малых групп мышц. Иногда оператор должен выполнять работу в условиях изоляции от привычной социальной среды, в окружении приборов и индикаторов. И если эти устройства спроектированы без учета психофизиологических особенностей оператора либо выдают ему ложную и искаженную информацию, то возникает ситуация, которую образно называют "конфликтом" человека с приборами.


5. Повышение степени автоматизации производственных процессов требует от оператора высокой готовности к экстренным действиям. При нормальном протекании процесса основной функцией оператора является контроль и наблюдение за его ходом. При возникновении нарушений оператор должен осуществить резкий переход от монотонной работы в условиях "оперативного покоя" к активным, энергичным действиям по ликвидации возникших отклонений. При этом он должен в течение короткого промежутка времени переработать большое количество информации, принять и осуществить правильное решение. Это приводит к возникновению сенсорных, эмоциональных и интеллектуальных перегрузок.


Рассмотренные особенности операторского труда позволяют выделить его в специфический вид профессиональной деятельности, в связи с чем для его изучения, анализа и оценки недостаточно классических методов, разработанных психологией и физиологией труда и используемых для оптимизации различных видов работ, не связанных с дистанционным управлением по приборам.


Деятельность оператора в системе "человек - машина" может носить самый разнообразный характер. Несмотря на это, в общем виде она может быть представлена в виде четырех основных этапов.


1. Прием информации. На этом этапе осуществляется восприятие поступающей информации об объектах управления и тех свойствах окружающей среды и СЧМ в целом, которые важны для решения задачи, поставленной перед системой "человек-машина". При этом осуществляются такие действия, как обнаружение сигналов, выделение их из совокупности наиболее значимых, их расшифровка и декодирование; в результате у оператора складывается предварительное представление о состоянии управляемого объекта: информация приводится к виду, пригодному для оценки и принятия решения.


2. Оценка и переработка информации. На этом этапе производится сопоставление заданных и текущих (реальных) режимов работы СЧМ, производится анализ и обобщение информации, выделяются критичные объекты и ситуации и на основании заранее известных критериев важности и срочности определяется очередность обработки информации. Качество выполнения этого этапа во многом зависит от принятых способов кодирования информации и возможностей оператора по ее декодированию. На данном этапе оператором могут выполняться такие действия, как запоминание информации, извлечение из памяти, декодирование и т.п.


3. Принятие решения. Решение о необходимых действиях принимается на основе проведенного анализа и оценки информации, а также на основе других известных сведений о целях и условиях работы системы, возможных способах действия, последствиях правильных и ошибочных решений и т.д. Время принятия решения существенным образом зависит от энтропии множества решений. Если же каждому состоянию объекта могут быть поставлены в соответствие несколько решений, то при расчете энтропии нужно учесть еще и сложность выбора из множества возможных решений необходимого.


4. Реализация принятого решения. На этом этапе осуществляется приведение принятого решения в исполнение путем выполнения определенных действий или отдачи соответствующих распоряжений. Определенными действиями на этом этапе являются: перекодирование принятого решения в машинный код, поиск нужного органа управления, движение руки к органу управления и манипуляция с ним (нажатие кнопки, включение тумблера, поворот рычага и т.п.). На каждом из этапов оператор совершает самоконтроль собственных действий. Этот самоконтроль может быть инструментальным или неинструментальным. В первом случае оператор проводит контроль своих действий с помощью специальных технических средств (например, с помощью специальных индикаторов контролирует правильность набора информации). Во втором случае контроль ведется без применения технических средств. Он осуществляется путем визуального осмотра, повторения отдельных действий и т.п. Проведение любого вида самоконтроля способствует повышению надежности работы оператора.


На качество и эффективность выполнения каждого из рассмотренных этапов оказывает влияние целый ряд факторов. Так, например, качество приема информации зависит от вида и количества индикаторов, организации информационного поля, психофизических характеристик предъявляемой информации (размеров изображений, их светотехнических характеристик, цветового тона и цветового контраста).


На оценку и переработку информации влияют такие факторы, как способ кодирования информации, объем ее отображения, динамика смены информации, соответствие ее возможностям памяти и мышления оператора. Эффективность принятия решения определяется следующими факторами: типом решаемой задачи, числом и сложностью проверяемых логических условий, сложностью алгоритма и количеством возможных вариантов решения.


Выполнение управляющих движений зависит от числа органов управления, их типа и способа размещения, а также от большой группы характеристик, определяющих степень удобства работы с отдельными органами управления (размер, форма, сила сопротивления и т.д.).


Первые два этапа в совокупности называют иногда получением информации, последние два этапа - ее реализацией. Из проведенного описания видно, что получение информации включает в себя как бы два уровня, поскольку текущая информация передается оператору через систему технических устройств. Он, как правило, не имеет возможности непосредственно наблюдать за объектом управления (во всяком случае, эта возможность ограничена), а получает необходимую информацию со средств отображения в закодированном виде. С их помощью формируется информационная модель объекта управления.


Поэтому на первом уровне получения информации происходит восприятие оператором информационной модели, т.е. восприятие физических явлений, выступающих в роли носителей информации (положение стрелки на шкале измерительного прибора, комбинация знаков на экране электронно-лучевой трубки, мигание лампочки, звук и т.п.). После этого на втором уровне осуществляется декодирование воспринятых сигналов и формирование на этой основе некоторой "умственной картины" управляемого процесса и условий, в которых он протекает. Такую "умственную картину" в инженерной психологии принято называть концептуальной моделью. Она дает возможность оператору соотнести в единое целое различные части управляемого процесса и затем на основе принятого решения осуществить эффективные управляющие действия, т.е. правильно реализовать полученную информацию.


Основные режимы работы оператора:


1) нормальные условия (оператор просто следит за работой автоматики, не вмешиваясь в технологический процесс);


2) аварийные ситуации (оператор работает в полуавтоматизированном или механизированном режимах; многое зависит от точности его сенсомоторных действий и умения оценивать ситуацию);


3) технологический процесс еще идет в заданных пределах, но уже приближается к своим границам (задача оператора - удержать процесс в требуемых технологических параметрах, т.е. задача - стабилизировать управляемый процесс);


4) оператор строит режим работы установки самостоятельно, но на новой основе (задача - расширение возможностей эксплуатационной системы, экономия материальной части, энергии и собственных сил).


Успешное выполнение работы предполагает определенный уровень развития психических процессов. Основными из них являются восприятие, внимание, память, представление и пр.


Мы рассмотрели общие черты деятельности оператора. Однако наряду с ними можно выделить и различные виды операторского труда, каждый из которых характеризуется своими частными особенностями.


Вопросы и задания


1. Восстановите определение понятия


Автоматизированные системы управления - это совокупность _____________________________,________________________________________________________________и________________________________________, обеспечивающих рациональное управление сложным объектом (процессом) в соответствии с заданной целью.


2. Установите соответствие


Инженерная психология - наука, изучающая системы "человек-техника" с целью достижения их высокой эффективности и разрабатывающая психологические основы:......


1. Конструирования...


1. Технологическим процессом


2. Организации управления...


2. Подготовки людей, использующих в своей трудовой деятельности сложные технические устройства


3. Подбора...


3. Техники


4. Профессиональной...


4. Людей, обладающих необходимым уровнем индивидуально- психологических, профессионально важных качеств для работы с определенной техникой


3. Выпишите из словаря определения следующих понятий:


психология, физиология, анатомия, гигиена труда, антропометрия, биомеханика, кибернетика, системотехника, эргономика


4. Заполните таблицу


Из приведенного ниже перечня выберите то, что относится к улучшению технологических характеристик трудового процесса, и то, что относится к улучшению трудового процесса, стимулирующего трудовую активность.


1. Отсутствие вредных и мешающих работе внешних факторов.


2. Минимизация времени выполнения отдельных действий и операций в трудовом процессе.


3. Совершенный эстетический вид технических устройств и производственных помещений.


4. Исключение грубых ошибок типа промахов в трудовой деятельности.


5. Соответствие сложности техники уровню подготовленности человека.


6. Минимизация вероятности ошибок, отрицательно сказывающихся на ходе технологического процесса, качестве продукта или отрицательно влияющих на состояние техники или человека.


7. Рациональная конструкция техники.


8. Сохранение высокой работоспособности человека в течение длительного времени путем минимизации энергозатрат в трудовом процессе.


9. Надежность работы технических устройств.


Улучшение технологических характеристик трудового


процесса


Улучшение характеристик трудового процесса, стимулирующих трудовую активность человека


N...


N...


5. Восстановите последовательность


Структурная схема системы "человек-машина", являющаяся объектом изучения в инженерной психологии, состоит из: N____________________________


1. Центральная нервная система.


2. Информационные логические и вычислительные устройства.


3. Эффекторы (органы движения).


4. Рецепторы (органы чувств).


5. Органы управления.


6. Средства отображения информации.


6. Заполните таблицу


Знак (+) поставьте напротив тех данных, которые являются основаниями для структурного приспособления техники к человеку, а знак (++) - напротив тех данных, которые являются основаниями для функционального приспособления техники к человеку.


Сравниваемые характеристики


Оценка


1. Размеры и форма тела человека и отдельных его частей......


2. Особенности взаимодействия анализаторов......................


3. Силовые характеристики мышечной системы...................


4. Поле зрения..............................................................


5. Объем оперативной памяти и длительность хранения информации....................................................................


6. Чувствительность анализаторов.....................................


7. Объем и время восприятия...........................................


8. Структурно-временные характеристики мышления............


9. Особенности внимания................................................


10. Особенности представлений.......................................


11. Пределы регуляции произвольных движений..................


12. Особенности координации движений............................


7. Заполните таблицу


Поставьте знак (+) там, где речь идет о преимуществах техники, и знак (+) - где речь идет о преимуществах человека.


Характеристики


Техника


Человек


1. Стабильность выполнения однообразных действий.


2. Возможность усиливать интерес к работе за счет наличия в трудовом процессе творческого, поискового компонента.


3. Большой объем памяти и быстрота извлечения необходимых данных.


4. Быстрота и точность классификации относительно простых сигналов при малых уровнях помех.


5. Использование для передачи информации форм энергии, к которым рецепторы человека не имеют специфической чувствительности (например, электромагнитных колебаний в диапазоне радиоволн).


6. Способность находить новые пути в экстренных ситуациях.


7. Нечувствительность к влиянию социальной среды.


8. Относительная простота создания защитных (от внешней среды) устройств.


9. Быстрота выполнения вычислительных операций, просчета многочисленных вариантов с целью нахождения наилучшего по заданным критериям.


10. Способность к обнаружению и опознанию сигналов в условиях высоких уровней шумов, при наличии специальных мер маскировки и т.п.


11. Возможность принимать решения на основе обобщения данных и знаний, относящихся к различным областям науки, техники, производства.


12. Способность вырабатывать индивидуальный стиль деятельности как аффективную адаптационную меру.


13. Способность находить новые решения, новые способы выполнения технологических операций.


14. Способность принимать информацию по разным сенсорным каналам, легко переходить от одной модальности сигналов к другой.


15. Способность накапливать информацию и использовать накопленный опыт для совершенствования способов работы.


16. Возможность использовать для взаимодействия с техническими устройствами различные индикаторы и органы управления.


17. Способность сохранять готовность к действию в неожиданных ситуациях.


18. Выполнение операций строго по заданным программам и алгоритмам.


Тема 2. Методы исследований в инженерной психологии


2.1. Общая характеристика методов


Для инженерной психологии характерен системный подход к рассмотрению изучаемых процессов и явлений. Многомерный и многоуровневый характер психических процессов требует применения различных методов для возможно более полного изучения деятельности человека-оператора в человеко - машинных системах и, прежде всего, информационной стороны этой деятельности. Поэтому инженерная психология пользуется методами психологической науки, а также смежных областей (кибернетики, физиологии человека, математики, лингвистики и т.д.).


Инженерно-психологическое исследование обычно начинается с анализа реально существующих СЧМ. Здесь основными методами являются наблюдения, дополняемые специальными измерениями (например, освещенности рабочих помещений, расстояния контрольно измерительных приборов от оператора и т.п.), беседы с операторами и анкетирование.


В процессе наблюдения формулируются вопросы, требующие специального изучения, при проведении которого основным становится эксперимент (лабораторный или естественный). Широко используется также моделирование СЧМ.


Заканчивается инженерно-психологическое исследование конкретными рекомендациями, направленными на повышение эффективности и надежности СЧМ.


Для правильного понимания применяемых в инженерной психологии методов нужна, прежде всего, их классификация. В основу ее удобнее всего положить способ получения данных о деятельности оператора. С этой точки зрения можно выделить психологические, физиологические, математические и имитационные методы.


2.2. Психологические методы


Основным из психологических методов являются наблюдение и эксперимент.


Цель наблюдения как метода инженерной психологии - выявить профессионально значимые особенности различных психических процессов путем изучения и сопоставления внешних проявлений деятельности человека, мимики, речи и результатов труда.


Наблюдение дополняется рядом способов объективной регистрации изучаемых явлений. К ним относятся: фотографирование или фотосъемка рабочей позы и выражения лица оператора, показаний наблюдаемых им приборов и индикаторов, направлений взора и рабочих движений. Делать это нужно незаметно для испытуемого. Для регистрации речи может использоваться магнитофон.


Наблюдение может быть уточнено и с помощью замеров. Это могут быть замеры геометрических размеров рабочего места, замеры времени и последовательности труда и отдыха в течение всего рабочего дня, замеры времени выполнения отдельных действий и движений (хронометраж). Кроме того, в практике наблюдения применяются замеры латентных периодов различных сенсомоторных и сенсоречевых реакций, включенных в изучаемую трудовую деятельность.


В процессе наблюдения широко производятся также замеры физиологических показателей: частоты пульса и дыхания, кровяного давления, электрической активности сердца, головного мозга, мышц и т.д.


Большое значение при наблюдении принадлежит анализу ошибочных действий оператора. Анализ ошибок позволяет наметить реальные пути их устранения. Так, например, отечественный психолог С.Я. Рубинштейн занимался анализом ошибок, допускаемых работницами механизированного учета при набивке перфокарт. Всего было изучено более 80 тыс. ошибочно перфорированных карт. Анализ показал, что ошибки носят сенсорный, а не моторный характер. В соответствии с этим была изменена методика обучения работниц: обучение было направлено на формирование необходимых сенсорных навыков.


Специфической формой наблюдения является так называемый трудовой метод. Он представляет собой упорядоченную форму повседневных записей самого наблюдателя, осваивающего изучаемую профессию. Недостаток метода - трудность записи самонаблюдений и фактов трудового процесса.


Обладая несомненными достоинствами, метод наблюдения имеет существенный недостаток - не вносит изменений в изучаемую деятельность, поэтому в ходе его не всегда могут появиться именно те ситуации, которые больше всего интересуют исследователя.


Наблюдение обычно дополняется беседами с операторами и анкетированием. Метод опроса является обычно вспомогательным при психологическом изучении деятельности.


Беседу необходимо проводить как с высококвалифицированными специалистами для выяснения секретов их мастерства, анализа и обобщения передового опыта, так и с менее квалифицированными операторами для выяснения тех трудностей, с которыми они встречаются в процессе производственной деятельности.


Анкетирование обладает меньшими возможностями, чем устная беседа, но обладает возможностью формализовать обработку полученных ответов.


Метод опроса может быть использован на предварительном этапе ознакомления с профессией или для изучения тех сторон профессиональной деятельности, которые трудно поддаются наблюдению и экспериментальной проверке.


Большое значение в арсенале методов инженерной психологии принадлежит эксперименту. Эксперимент в инженерной психологии - это изучение психологических особенностей деятельности оператора, вызванных изменением условий, цели или способа выполнения этой деятельности. Эксперимент может быть лабораторным или естественным.


Лабораторный эксперимент представляет собой одну из разновидностей моделирования деятельности оператора. Смысл его заключается в том, что перед испытуемым ставится задача в лабораторных условиях выполнять определенные действия, по психологической структуре наиболее соответствующие действиям реальной деятельности. Такое моделирование позволяет изучить какую-либо реальную деятельность с большой точностью регистрации и замеров. Но в силу искусственности результаты могут отличаться от тех, которые имеют место в реальных условиях деятельности человека.


Причины: во-первых, в лабораторных условиях трудно имитировать некоторые ситуации реальной деятельности (например, стрессовые ситуации, необходимую мотивацию и ответственность испытуемого за совершенные действия и т.п.).


Во-вторых, в лабораторном эксперименте воздействия на испытуемого имеют случайный для него характер (испытуемый, как правило, не знает их предыстории). В реальной жизни испытуемый реагирует зачастую не на истинное значение раздражителя, а на его отклонение от уже известного.


В-третьих, в лаборатории трудно воссоздать все реальные факторы, влияющие на результаты деятельности оператора. Статистическая значимость лабораторных данных не всегда совпадает с практической значимостью.


Лабораторный эксперимент может быть двух видов: синтетический и аналитический.


При синтетическом эксперименте пытаются воспроизвести более точно все цели и условия данного вида трудовой деятельности. Используют для этого различные модели кабин, стенды, тренажеры, имитаторы.


При аналитическом эксперименте в лабораторных условиях воспроизводят только какой-то один элемент трудовой деятельности. Этот вид эксперимента применяется для изучения влияния различных условий на отдельные элементы деятельности.


Разновидностью аналитического лабораторного эксперимента являются тестовые испытания. Тест - задача или задание, с помощью которых проверяется уровень развития у оператора того или иного психологического качества. Тесты могут быть бланковыми (письменными) или аппаратурными. Последние позволяют более полно оценить качества оператора, однако они требуют больших материальных затрат на их изготовление и эксплуатацию.


Тестовые испытания применяются для решения задач профессионального отбора, контроля состояния оператора. Но есть ограничения в применении тестов, и они обусловлены следующим:


1. Тест применяется для оценки того или иного психического качества человека, как правило, вне связи с реальной деятельностью.


2. Для целей профессиональной подготовки более важно знать не наличный, а потенциальный уровень возможностей и способностей человека.


Одним из наиболее продуктивных методов изучения деятельности оператора является естественный эксперимент, который может проводиться в различных формах. Простейшей формой является решение "вводных задач" (например: "Случилось то-то, что Вы будете делать?"). Лучший результат будет получен в том случае, если эти отклонения будут незаметно для испытуемого введены в трудовую деятельность (например, выключение мотора, изменение регулировки, имитация неисправности и т.д.).


Тем не менее естественный эксперимент не может быть применен во всех случаях. Прежде всего речь идет о ситуациях, когда система "человек - машина" находится в процессе разработки.


Правильно поставленный эксперимент включает в себя следующие стадии: постановка задачи (изучение исследуемого процесса и выявление характеристик, подлежащих определению: время решения задачи, число ошибок, физиологические показатели и т.д.- зависимые переменные; изменяемые экспериментатором факторы), планирование эксперимента (определяется число опытов, уточняется порядок проведения эксперимента, выбирается метод рандомизации - нейтрализуется действие не исследуемых в данном эксперименте систематических факторов), собственно эксперимент (выполнение испытуемыми инструкций, создание равноценных групп - экспериментальной и контрольной, исключение влияния экспериментатора на поведение испытуемого), обработка результатов (должна вестись статистическими методами и включать оценку параметров искомых характеристик, сравнение этих параметров, построение эмпирических зависимостей).


В настоящее время, учитывая все возрастающую сложность человеко - машинных систем, широко используется сочетание естественного эксперимента с математическим моделированием.


2.3. Физиологические методы


Применение физиологических методов в инженерной психологии обусловлено следующими обстоятельствами:


1.Физиологические характеристики имеют важное значение для контроля состояния оператора.


2. Любое психологическое проявление имеет физиологическую основу.


3. В клинической практике и физиологии труда накоплен опыт обработки и анализа физиологических характеристик; имеется также богатый арсенал приборов для проведения физиологических измерений.


С целью изучения физиологических процессов человека во время производственной деятельности, а также с целью выявления предельных возможностей организма при внештатных ситуациях проводятся следующие измерения: электроэнцефалограмма, электромиограмма, кожно-гальваническая реакция, электрокардиограмма, электроокулограмма, пневмограмма, речевой ответ.


2.4. Математические методы


Рассмотренные выше психологические и физиологические методы могут быть применены лишь в реально существующих человеко-машинных системах или при наличии работающих макетов, имитаторов или испытательных стендов. Когда система еще находится на стадии проектирования и в чертежах, применение этих методов просто невозможно. Именно в таких случаях имеют место математические методы.


К математическим методам в инженерной психологии предъявляются следующие требования:


а) размеренность (описание процессов управления со многими взаимосвязанными переменными), динамичность (учет фактора времени),


б) неопределенность (учет случайных, вероятностных составляющих в деятельности оператора),


в) факторность (учет специфических особенностей поведения человека, например его эмоций и т.д.),


г) описательность (возможность описания внутренних, психофизиологических механизмов деятельности человека).


Кроме того, применяемые методы должны допускать возможность описания деятельности человека и работы машины с помощью единых показателей и характеристик.


Применяются следующие методы математического моделирования: теория информации, теория массового обслуживания, теория автоматического управления, теория автоматов, теория статистических решений. Однако каждый из этих методов оптимален лишь по одной - двум характеристикам, иными словами, удачно описывает лишь определенные стороны деятельности оператора.


Под математическим моделированием понимается исследование деятельности оператора с помощью математических моделей, под которыми понимается некоторый математический объект (формула, уравнение, неравенство и т.д.), соотносимый с реальным процессом (деятельностью оператора). Исследование деятельности оператора в этом случае заключается в исследовании формул или решении уравнений и их систем.


Трудности в использовании математических моделей:


- необходимость учета большого числа различных факторов, влияющих на результаты деятельности оператора;


- динамика работоспособности оператора с течением времени, т.е. необходимость введения в математические соотношения переменных коэффициентов, являющихся функцией времени;


- неоднородность потока информации, поступающей к оператору;


- различия одних и тех же характеристик у разных людей.


В силу этих причин математические модели являются лишь грубым приближением к действительности.


При решении конкретных инженерно-психологических задач очень часто приходится применять комбинацию тех или иных методов.


2.5. Имитационные методы


Рассмотренные ранее методы в ряде случаев не могут быть использованы для изучения и анализа деятельности оператора. В этих случаях весьма полезные результаты дает применение статистического моделирования. Оно базируется на методе статистических испытаний (метод Монте-Карло). Метод основан на розыгрыше (имитации) воздействия случайных факторов на деятельность оператора и функционировании человеко-машинных систем непосредственно в ходе моделирования. Этим объясняется другое название метода - имитационное моделирование.


Смысл метода заключается в многократной реализации с помощью ЭВМ моделируемого процесса. Каждая реализация носит случайный характер. Достоверность окончательного решения достигается статистической обработкой промежуточных результатов по множеству реализаций.


Имитационные методы занимают промежуточное положение между экспериментальными и математическими методами. По способу получения данных о деятельности оператора метод является математическим, а по характеру их получения и использования - экспериментальным. Поэтому имитационные методы называют также машинным или математическим экспериментом.


Имитационные модели деятельности оператора в системе "человек-машина" можно разбить на два основных вида: модели решения оператором отдельной конкретной задачи и модели его функционирования в условиях потока таких задач (модели обслуживания).


В результате моделирования вычисляются многие характеристики деятельности оператора: степень загрузки, периоды занятости, своевременность решения задач и др. Зная их, можно определить допустимую плотность (темп поступления) задач, произвести оценку загрузки оператора, выявить характер и частоту появления различных ситуаций в системе "человек-машина".


Вопросы и задания


1. Выберите верный вариант ответа.


Цель данного метода - выявить профессионально значимые особенности различных психических процессов путем изучения и сопоставления внешних проявлений деятельности человека, мимики, речи и результатов труда:


а) эксперимент


б) наблюдение


в) беседа


г) анкетирование


2. Продолжите мысль.


Большое значение при наблюдении принадлежит...


3. Чем обусловлено применение физиологических методов в инженерной психологии?


4. В чем специфика метода Монте-Карло?


5. Дайте определение следующим понятиям: наблюдение, эксперимент, анкетирование, беседа, тестовые задания, математическое моделирование, лабораторный эксперимент, естественный эксперимент.


Раздел 2. Психофизиологические характеристики


деятельности оператора


Тема 3. Прием информации оператором


3.1. Психофизиологическая характеристика процесса приема


информации


Важнейшей составляющей деятельности оператора в системе "человек - машина" является прием осведомительной информации об объекте управления. Прием сигналов различной модальности осуществляется при помощи анализаторов (зрительного, слухового, тактильного и т.д.).


Основными психическими процессами, участвующими в приеме информации, являются ощущение, восприятие, представление и мышление. Анализ этих процессов, раскрытие их природы и закономерностей необходимы для решения задачи оптимального построения информационной модели реальной обстановки.


Прием информации человеком-оператором необходимо рассматривать как процесс формирования перцептивного (чувственного) образа. Под ним понимается субъективное отражение в сознании человека свойств действующего на него объекта.


В процессе восприятия можно выделить три основных этапа: обнаружение, идентификация и интерпретация информации.


В зависимости от характера деятельности оператора, процесс обнаружения информации имеет в ней различный удельный вес. В некоторых видах операторского труда обнаружение информации является основной целью деятельности.


Оператору должны быть известны возникающие в процессе обнаружения типовые задачи (объекты, события, состояния, параметры), которые обычно обнаруживаются по комплексу сигналов на информационной модели. Оператор концентрирует свое внимание на тех сигналах, по которым задача может быть обнаружена наиболее вероятно и быстро.


Обнаружению сигналов препятствуют помехи различного вида. В условиях помех наблюдатель, в зависимости от поставленной цели, выбирает одну из двух стратегий поведения: либо во что бы то ни стало не пропустить полезный сигнал, несмотря на ложные обнаружения, либо не допустить ложного обнаружения, хотя в этом случае снижается вероятность обнаружения полезного сигнала.


Процесс идентификации информации представляет собой акт отождествления обнаруженных сигналов с некоторыми образами, хранимыми в памяти. Оператор получает информацию в закодированной форме, в виде сигналов, предоставляемых средствами отображения информации. Поэтому возможна идентификация обнаруженной информации либо с образом сигнала на индикаторе (например, с отметкой на экране прибора), либо с образом самого источника, который порождает этот сигнал. Чаще в деятельности оператора используется второй вариант идентификации, т.е. узнавание по приборной информации признаков объекта наблюдения. Таким образом, в сознании оператора совершается процесс декодирования информации, заключающийся в преобразовании полученных при чувственном восприятии сигналов в представление об объекте. Такое преобразование осуществляется обычно посредством процесса ассоциации - сравнения признаков, присущих полученному сигналу, с определенными эталонными признаками, хранящимися в памяти оператора. Важно отметить, что ассоциативное опознание объекта происходит не по полному совпадению сигнала с эталонным образом, а по любому из существенных признаков, этому образу присущих.


Процесс интерпретации информации направлен на уточнение и дополнение полученных ранее сведений, на их осмысление. Это особенно необходимо в операторской деятельности, где узнавание задачи осуществляется обычно при неполной информации о ней, так как сам процесс кодирования информации неизбежно связан с ее потерями. Помехи при передаче и восприятии информации также вносят дополнительную неопределенность в полученные данные.


Процесс интерпретации базируется не только на содержании предъявленной информации и форме ее представления, но и на субъективных факторах - знаниях и опыте оператора, приобретенных в практической деятельности.


В результате процесса интерпретации завершается формирование концептуальной модели, включающей в себя не только представление о сложившейся ситуации, но и прогноз, предвосхищение ее развития, вероятность разрешения или неразрешения возникшей в ней задачи, а также возможных последствий в том и другом случае.


Длительность этих стадий зависит от сложности воспринимаемого сигнала.


Большую роль при построении перцептивного образа играют представления (вторичные образы), сформированные у человека в процессе развития. Процесс восприятия есть вместе с тем и соотнесение формирующегося образа с некоторым хранящимся в памяти эталоном. Система представлений, хранящихся в памяти человека, образует своеобразную "субъективную шкалу", с которой соотносятся те или иные перцептивные образы. Это значительно ускоряет процесс восприятия, но вместе с тем иногда может служить источником ошибок опознания.


Процесс опознания происходит путем последовательного "разворачивания" сложных признаков. Когда в поле зрения находится несколько объектов, их опознание начинается почти одновременно. Однако пока один из них не будет опознан с вероятностью порядка 70 %, опознание остальных задерживается.


Как только стимулы опознаны, должно быть принято решение о том, какое действие предпринять. Ответ может быть выбран сразу, или же информация может в течение какого-то периода времени удерживаться в оперативной памяти. Если выбирается вариант, связанный с удержанием информации, то накопленная информация может либо храниться в долговременной памяти, т.е. становится заученной, либо быть утраченной, забытой, либо использоваться для выработки ответа. Выбранный ответ реализуется в форме ответной реакции путем координированного управления мышцами.


Последствия ответного действия обычно снова доступны для восприятия в виде сигналов обратной связи. Обратная связь может быть внутренней (ощущение в пальцах, звук от нажима клавиши), либо внешней (световой сигнал, появляющийся на дисплее и означающий, что команда получена). Обратная связь помогает деятельности оператора, особенно когда она является немедленной.


Переработка информации протекает под влиянием ограничений, отражающих пропускную способность различных умственных операций. Каждая операция имеет ограничения по скорости формирования и количеству информации, перерабатываемой в единицу времени. Имеются также ограничения по ресурсам внимания, которыми обладает система обработки информации.


Восприятие как основа процесса приема информации оператором характеризуется такими свойствами, как целостность, осмысленность, избирательность, константность.


Целостность восприятия возникает в результате анализа и синтеза комплексных раздражителей в процессе деятельности оператора. Осмысленность состоит в том, что воспринимаемый объект относится к определенной категории. Избирательность восприятия является выражением определенного отношения оператора к воздействию на него предметов и явлений внешней среды.


Константность восприятия - относительное постоянство некоторых воспринимаемых свойств предметов при изменении условий восприятия. Например, при зрительном восприятии имеет место константность цвета, величины и формы предметов при изменении освещения и т.д. Относительное постоянство видимой величины предметов при их различной удаленности называется константностью восприятия величины. Константность восприятия формы предметов заключается в относительной неизменности восприятия формы предмета при изменении положения его по отношению к линии взора оператора. Константное восприятие связано с восприятием предмета или предметной ситуации как единого целого.


Перечисленные свойства восприятия не являются изначальными свойствами перцептивного образа, а формируются в процессе его становления. Этот факт имеет большое значение для правильного построения средств отображения информации, для организации профессионального отбора и обучения операторов.


Физиологической основой формирования перцептивного образа является работа анализаторов - нервные приборы, посредством которых человек осуществляет анализ раздражений. Любой анализатор состоит из трех основных частей: рецептора, проводящих нервных путей, центра в коре больших полушарий головного мозга.


Основной функцией рецептора является превращение энергии действующего раздражителя в нервный процесс. Вход рецептора приспособлен к приему сигналов определенной модальности (вида) - световых, звуковых и др. Однако его выход посылает сигналы, по своей природе единые для любого входа нервной системы. Это позволяет рассматривать рецепторы как устройства кодирования информации.


Проводящие нервные пути осуществляют передачу нервных импульсов в кору головного мозга. Эти импульсы, достигнув коры головного мозга, подвергаются там определенной обработке и снова возвращаются в рецепторы. Только в этом процессе взаимодействия рецепторов и центров в коре больших полушарий происходит формирование перцептивного образа.


В зависимости от модальности поступающего сигнала различают виды анализаторов. Наибольшее значение для деятельности оператора имеет зрительный анализатор, за ним следуют слуховой и тактильный. Участие других анализаторов в деятельности оператора невелико.


Основными характеристиками любого анализатора являются пороги - абсолютный (верхний и нижний), дифференциальный и оперативный.


Минимальная величина раздражителя, вызывающая едва заметное ощущение, - нижний абсолютный порог чувствительности. Максимально допустимая величина - верхний порог чувствительности. Сигналы, величина которых меньше нижнего порога, человеком не воспринимается. Увеличение же интенсивности сигнала сверх верхнего порога вызывает у человека болевое ощущение (сверхгромкий звук, слепящая яркость и т.д.).


Интервал между нижним и верхним порогами носит название диапазона чувствительности анализатора.


Дифференциальный порог - минимальное различие между двумя раздражителями, вызывающее едва заметное различие ощущений.


Оперативный порог различения определяется той наименьшей величиной различия между сигналами, при которой точность и скорость различения достигает максимума. Обычно оперативный порог различения в 10-15 раз больше дифференциального.


Важнейшими свойствами анализаторов, имеющими большое значение для деятельности оператора, являются адаптивность и избирательность.


Анализатор является самонастраивающейся системой. Это его свойство проявляется в адаптации - изменении диапазона чувствительности в соответствии с условиями работы анализатора. Тактильный анализатор адаптируется наиболее быстро, зрительный - сравнительно медленно, однако диапазон изменения чувствительности у него очень большой.


Избирательность анализатора заключается в его способности из множества раздражителей, действующих на человека, в каждый момент времени в зависимости от условий выделять лишь определенные. Избирательность является условием формирования адекватных ощущений и обеспечивает высокую помехоустойчивость анализаторов.


Рассмотренные характеристики и устройство анализаторов позволяют сформулировать общие требования к сигналам-раздражителям, адресованным оператору:


1. Интенсивность сигналов должна соответствовать средним значениям диапазона чувствительности анализаторов, которая обеспечивает наиболее оптимальные условия для приема и переработки информации.


2. Для того чтобы оператор мог следить за изменением сигналов, сравнивать их между собой по интенсивности, длительности, пространственному положению, необходимо обеспечить различие между сигналами, превышающее оперативный порог различения.


3. Перепады между сигналами не должны значительно превышать оперативный порог, так как при больших перепадах возникает утомление; следовательно, существуют не только оптимальные пороги, но и оптимальные зоны, в которых различение сигналов осуществляется с наибольшей скоростью и точностью.


4. Наиболее важные и ответственные сигналы следует располагать в тех зонах сенсорного поля, которые соответствуют участкам рецепторной поверхности с наибольшей чувствительностью.


5. При конструировании индикаторных устройств необходимо правильно выбрать вид сигнала, а следовательно, и модальность анализатора (зрительный, слуховой, тактильный и т.д.).


3.2. Энергетические и информационные характеристики зрительного


анализатора


Раздражителем зрительного анализатора является световая энергия, а рецептором - глаз. Человек - оператор около 90% всей информации получает через зрительный анализатор. Зрение позволяет воспринимать форму, цвет, яркость и движение предметов.


Возможность зрительного восприятия определяется энергетическими, пространственными, временными и информационными характеристиками сигналов, поступающих к оператору. Совокупность этих характеристик и их численные значения определяют видимость объекта для глаза.


Энергетические характеристики зрительного анализатора определяются мощностью (интенсивностью) световых сигналов, воспринимаемых глазом. К ним относятся: диапазон яркостей, контраст, цветоощущение.


Основной информационной характеристикой зрительного анализатора является пропускная способность, т.е. то количество информации, которое анализатор способен воспринять в единицу времени.


Зрительное ощущение будет тем сильнее, чем больше плотность светового потока, излучаемого по направлению к глазу. Яркость является основной характеристикой света. Величиной яркости определяется величина нервных импульсов, возникающих в сетчатке глаза.


Яркость предмета определяется двумя составляющими - яркостью излучения (определяется мощностью источника света и его светоотдачей) и яркостью за счет внешней засветки (определяется уровнем освещенности данной поверхности и ее отражающими свойствами).


Коэффициент отражения определяется цветом поверхности.


Цвет


Поверхности


Коэффициент отражения


Цвет


поверхности


Коэффициент отражения


Белый


Желтый:


светлый


средний


Зеленый:


светлый


средний


Темный


0,90


0,75


0,65


0,65


0,52


0,10


Серый:


светлый


средний


темный


Синий:


светлый


темный


Коричневый


Черный


0,75


0,55


0,30


0,55


0,13


0,10


0,07


В поле зрения оператора могут попасть предметы с различной яркостью, в инженерной психологии вводится понятие адаптирующей яркости - яркость, на которую адаптирован в данный момент времени зрительный анализатор. Для изображений с прямым контрастом (предмет темнее фона) адаптирующая яркость равна яркости фона, а для изображений с обратным контрастом (предмет ярче фона) - яркости предмета. Работа при прямом контрасте является более благоприятной, чем работа при обратном контрасте.


Обеспечение требуемой величины контраста еще недостаточное условие нормальной видимости предметов. Нужно знать, как этот контраст воспринимается в данных условиях. Для его оценки вводится понятие порогового контраста - минимальная разность яркости предмета и фона, впервые обнаруживаемая глазом. Для нормальной видимости величина контраста должна быть больше порогового контраста в 10-15 раз.


Величина порогового контраста зависит от яркости и размеров предметов. Предметы с большими размерами видны при меньших контрастах, и с увеличением яркости уменьшается значение порогового контраста.


Основной информационной характеристикой зрительного анализатора является пропускная способность, т.е. то количество информации, которое способен анализатор принять в единицу времени.


Наибольшая пропускная способность имеет место на уровне фоторецепторов (сетчатки). По мере продвижения к более высоким уровням приема информации пропускная способность уменьшается.


Зрительный анализатор можно представить в виде информационной "воронки", широкая часть которой соответствует сетчатке, а узкая - зрительной области коры головного мозга. Зрительная "воронка" повышает надежность линии передачи и резко сокращает вероятность посылки в мозг ошибочного сигнала.


3.3. Пространственные и временные характеристики зрительного


анализатора


Пространственные характеристики зрительного анализатора определяются воспринимаемыми глазом размерами предметов и их расположением в пространстве. К ним относятся: острота зрения, поле зрения и объем зрительного восприятия.


Остротой зрения называется способность глаза различать мелкие детали предметов. Она определяется величиной, обратной тому минимальному размеру предмета, при котором он различим глазом. Острота зрения зависит от уровня освещенности, расстояния до рассматриваемого предмета и его положения относительно наблюдателя, возраста. Так, например, острота зрения под углом 10 градусов в 10 раз меньше, а под углом 30 градусов - в 23 раза меньше, чем прямо перед собой.


Важной характеристикой зрительного восприятия является его объем: число объектов, которые может охватить человек в течение одной зрительной фиксации. Обнаружено, что при предъявлении не связанных между собой объектов объем восприятия составляет 4-8 элементов. Последние исследования показывают, что объем воспроизведенного материала определяется не столько объемом восприятия, сколько объемом памяти.


Условно все поле зрения можно разбить на три зоны: центрального зрения (4 градуса), где возможно наиболее четкое различение деталей; ясного видения (30-35 градусов), где при неподвижном глазе можно опознать предмет без различных мелких деталей; периферического зрения (75-90 градусов), где предметы обнаруживаются, но не опознаются. Зона периферического зрения играет большую роль при ориентации во внешней обстановке.


Большую роль в процессе зрительного восприятия играют движения глаз. Они делятся на два больших класса: поисковые (установочные) и гностические (познавательные).


С помощью поисковых движений осуществляется поиск заданного объекта, установка глаза в исходную позицию и корректировка этой позиции. Длительность поисковых движений определяется углом, на который перемещается взор.


К гностическим относятся движения, участвующие в обследовании объекта, его опознавании и различении его деталей. Основную информацию глаз получает во время фиксации, т.е. во время относительно неподвижного положения глаз, когда взор пристально устремлен на объект. Во время скачка глаз почти не получает никакой информации. Результаты исследований показывают, что общее время фиксаций составляет 90-95% от времени зрительного восприятия.


Фиксации неотделимы от микродвижений глаз. В ряде опытов при помощи специального устройства изображение объекта стабилизировалось относительно сетчатки глаза, т.е. изображение не перемещалось по сетчатке. Уже через 2-3- секунды после стабилизации человек переставал видеть объект. Следовательно, движения глаз являются необходимым условием зрительного восприятия.


Временные характеристики зрительного анализатора определяются временем, необходимым для возникновения зрительного ощущения при тех или иных условиях работы оператора. К ним относятся: латентный (скрытый) период зрительной реакции, длительность инерции ощущения, критическая частота мельканий, время адаптации, длительность информационного поиска.


Латентным периодом называется промежуток времени от момента подачи сигнала до момента возникновения ощущения. Это время зависит от интенсивности сигнала (так называемый закон силы: чем сильнее раздражитель, тем реакция на него короче), его значимости (реакция на значимый для оператора сигнал короче, чем сигналы, не имеющие значения для оператора), сложности работы оператора (чем сложнее выбор нужного сигнала среди остальных, тем реакция на него будет больше), возраста и других индивидуальных особенностей человека.


Рассмотренные особенности работы зрительного анализатора следует учитывать при организации деятельности оператора. Прежде всего, время действия сигнала не должно быть меньше времени инерции зрения, которое зависит от яркости и угловых размеров предметов. В противном случае воспринимаемый контраст и интенсивность сигнала будут во столько раз меньше действительных значений, во сколько время сигнала меньше времени инерции.


Если же возникает необходимость в последовательном реагировании оператора на появляющиеся сигналы, то период их следования должен быть не меньше времени сохранения ощущения, равного 0,2 - 0,5 сек. В противном случае будет замедляться точность и скорость реагирования, поскольку время перехода нового сигнала в зрительной системе оператора еще будет оставаться в образе предыдущего сигнала.


Частота мелькания зависит от яркости, размеров и конфигурации знаков.


Вопрос о частоте мельканий имеет большое значение при решении двух видов инженерных задач. В тех случаях, когда необходимо, чтобы мелькания не замечались (например, при проектировании изображения на экран, в технике кино и телевидения), частота смены информации должна составлять не менее 40 Гц. При необходимости использовать мерцание для кодирования информации (например, для привлечения внимания оператора) следует иметь в виду, что наименьшее зрительное утомление будет при частоте мельканий 3-8 Гц.


К временным характеристикам зрительного анализатора относится и время адаптации. Различают две формы адаптации: темновую (при переходе от света к темноте) и светловую (при обратном переходе).


Время адаптации зависит от ее вида и составляет десятки минут при темновой адаптации и единицы, и даже доли минут, при cветловой.


Для некоторых видов операторской деятельности процесс восприятия сводится к информационному поиску - нахождению на устройстве отображения объекта с заданными признаками. Такими признаками может быть проблесковое свечение, особая форма или цвет объекта, отклонение стрелки прибора за допустимое значение и т.д. Задача оператора заключается в нахождении такого объекта и характеризуется временем, затраченным на поиск.


Основные требования к организации информационного поля с точки зрения минимизации поиска:


1. Элементы поля следует располагать так, чтобы в объем фиксации, ограниченной зоной 10 градусов, попадало не более чем 4-8 объектов.


2. Следует по возможности уменьшать объем поля, не допуская нахождения в нем ненужных элементов.


3. Искомые элементы следует выделять таким образом: чтобы обеспечить наименьшее время фиксации, наилучшим является выделение искомого элемента другим цветом или с помощью светового маркера; более плохие результаты получаются при его выделении проблесковым свечением или изменением размера и яркости (хотя эти способы более просты с точки зрения их технической реализации).


3.4. Характеристики слухового анализатора


В системах управления значительная часть информации поступает к человеку в форме звуковых сигналов. Отражающие эти сигналы ощущения вызываются действием звуковой энергии на слуховой анализатор. Он состоит из уха, слухового нерва и сложной системы нервных связей и центров мозга. В аппарат входят: наружное (звукоулавливающий аппарат), среднее (звукопередающий аппарат) и внутреннее (звуковоспринимающий аппарат) ухо. Ухо воспринимает определенные частоты звуков благодаря функциональной способности волокон его мембраны к резонансу. Физиологическое значение наружного и среднего уха заключается в проведении и усилении звуков. Слуховой анализатор позволяет дифференцировать звуковые раздражения и определять направление звука, а также удаленность его источника. Слуховой аппарат человека воспринимает как слышимый звук колебания с частотой 16 Гц-20 кГц; ухо наиболее чувствительно к колебаниям в области средних частот - от 1000 до 4000 Гц. Звуки частот ниже 16 Гц называются инфразвуками, а выше 20 кГц - ультразвуками.


Физически звук характеризуется амплитудой (интенсивностью), частотой и формой звуковой волны.


Основными количественными характеристиками слухового анализатора являются абсолютный и дифференциальный пороги. Нижний абсолютный порог соответствует интенсивности звука в децибелах, обнаруживаемого испытуемым с вероятностью 0,5; верхний порог - интенсивность, при которой возникают различные болевые ощущения (щекотание, покалывание, головокружение и т.д.). Между ними расположена область восприятия речи.


Человек оценивает звуки, различные по интенсивности, как равные по громкости, если частоты их также различны. Субъективное ощущение интенсивности звука называется громкостью и измеряется в фонах.


Величина едва различимой прибавки к исходному звуковому раздражителю зависит не только от его интенсивности, но и от частоты.


Временной порог чувствительности акустического анализатора, т.е. длительность звукового раздражителя, необходимая для возникновения ощущения, так же, как пороги по громкости и высоте, не является постоянной величиной. С увеличением как интенсивности, так и частоты он сокращается.


Оценка громкости и высоты очень коротких звуков затруднена. Любой звук оценивается только как "щелчок". С увеличением длительности звука слуховое ощущение постепенно проясняется: человек начинает различать высоту и громкость.


Дифференцировка двух звуков по частоте и интенсивности также зависит от отношения их по длительности и от интервала между ними. Как правило, звуки, равные по длительности, различаются точнее, чем неравные.


Акустический анализатор обеспечивает отражение и положения источника звука в пространстве: его расстояние и направление относительно субъекта.


Короткие дистанции порядка 1-2 м оцениваются довольно грубо, с точностью до десятков сантиметров. С увеличением дистанции до 3 м точность оценки возрастает примерно вдвое, однако на дистанции 4 м она вновь снижается, правда, все еще оставаясь более высокой, чем на дистанции 2м. Расстояние до движущегося объекта определяется на слух точнее, чем до неподвижного.


Важную роль в оценке изменений расстояния до источника звука играет различение изменений громкости. Звук, громкость которого увеличивается, воспринимается как приближающийся, и наоборот.


При приближении звучащего тела к слушателю частота звуковых колебаний увеличивается, а при его удалении уменьшается (эффект Доплера). Это отражается в слуховых ощущениях в форме изменения высоты звука. Значительное влияние на оценку расстояния оказывает тембр. Более тембрированный звук (более сложная форма звуковой волны) обычно оценивается как более удаленный, а менее тембрированный - как более близкий.


Наиболее точно дифференцируются направления звука в горизонтальной плоскости. При этом на первом месте по точности оказывается правое направление, затем левое. Достаточно хорошо дифференцируется переднее направление. Но с ним часто смешиваются верхнее и заднее. Точность оценки верхнего и заднего направлений в два с лишним раза меньше по сравнению с левым и правым.


Решающую роль в восприятии направлений звука играет взаимодействие сторон акустического анализатора (бинауральный эффект). Если источник звука находится прямо перед человеком, то звуковые волны достигают обоих ушей одновременно. Если же он отклоняется вправо или влево, то время прихода звука к одному уху будет короче, чем к другому. Этой разностью и определяется оценка направления источника звука.


3.5. Восприятие речевых сообщений


Одним из наиболее эффективных средств передачи информации человеку является речь. Вопрос о характеристиках речевых сигналов прежде всего возникает при разработке аппаратуры, предназначенной для передачи информации от человека к человеку, а также при обмене информацией между человеком и машиной.


Важным условием восприятия речи является различение длительности произнесения отдельных звуков и их комбинаций. Среднее время длительности произнесения гласного равно примерно 0, 35 сек. Длительность согласных колеблется от 0,02 до 0,30 секунд. При восприятии потока речи особенно важно различение интервалов между словами и группами слов. Восприятие и понимание речевых сообщений (аудирование) зависит от темпа их передачи. Оптимальным считается темп 120 слов/мин. Сообщения достаточно хорошо воспринимаются при темпе речи 160 слов/мин.


Чтобы речевые звуки были понятными, их интенсивность должна превышать интенсивность шумов примерно на 6 дБ.


Если одновременно увеличивать уровни речи и шума, оставляя константным их отношение, то разборчивость речи будет повышаться, но лишь до некоторого предела, за которым наблюдается ее падение. При увеличении уровня речи до 120 дБ и шума до 115 дБ разборчивость речи ухудшается примерно на 20%.


При восприятии отдельных слогов и слов существенную роль играют их фонетические характеристики; при восприятии словосочетаний в действие вступают синтаксические зависимости, а фонетические отступают на второй план.


Точность опознавания слов на фоне белого шума (при отношении речи к шуму в 10 дБ) зависит от длины слов. Если односложные слова правильно аудируются лишь в 12,5% случаев, то шестисложные - в 40,6%. Более длинное слово обладает большим числом опознавательных признаков, что обеспечивает и более точное его аудирование. Наблюдается тенденция к более точному аудированию слов, начинающихся с гласного звука, нежели с согласного.


Имеет значение место ударного слога. Если ударение находится в конце слова, то все слово опознается значительно лучше.


На восприятие слов влияние оказывают фонетические закономерности, при восприятии словосочетаний - синтаксические закономерности. Слушатель легче всего улавливает согласование, затем управление и, наконец, примыкание. Стереотипные словосочетания, фразеологизмы опознаются значительно хуже, чем следовало бы ожидать.


При переходе к фразам слушатель начинает ориентироваться уже не на отдельные элементы предложения, а на весь его сложный грамматический каркас.


Длина фразы (на фоне белого шума) не имеет для слушателя особого значения примерно до уровня в 11 слов. Превышение этого числа приводит к существенному ухудшению аудирования. С увеличением глубины точность аудирования снижается, глубокие части фразы улавливаются слушателем намного хуже, чем мелкие, критической величиной является глубина фразы, равная 7╠2.


Аудирование представляет собой многоуровневый процесс, в котором сочетаются фонетический, синтаксический и семантический уровни.


3.6. Характеристики тактильного анализатора


Экспериментально доказано, что осязательный образ формируется на основе синтеза массы тактильных и кинетических сигналов. Наиболее четко воспринимается раздражение прикосновения (тактильные раздражения), отдельных частей тела (особенно кончиков пальцев).


Поскольку осязательное восприятие есть развернутый процесс, скорость приема информации здесь невелика по сравнению со зрением.


Тактильный анализатор используется для передачи информации человеку редко. Но его использование может способствовать повышению эффективности деятельности человека. Тактильные стимуляторы иногда используются как вспомогательное средство для управления самолетом (для передачи летчику сигналов об угле крена).


У слепого и слепоглухого человека тактильный анализатор (особенно вибрационные сигналы) становится основным каналом, по которому информация о внешней среде передается в мозг.


3.7. Взаимодействие анализаторов при приеме информации


Взаимодействие анализаторов проявляется прежде всего в том, что поступление сигнала по одному каналу или изменение состояния отдельного анализатора под влиянием внешних факторов приводит к изменению характеристик других анализаторов. Многие запахи, вкус сладкого, удобное сидячее положение приводят к повышению чувствительности периферического зрения. Громкие звуки, вкус горького, стоячее положение, повышение атмосферного давления, облучение кожи различными лучами понижают чувствительность периферического зрения. Чувствительность центрального зрения изменяется под влиянием громких звуков.


Взаимодействие анализаторов необходимо учитывать также при предъявлении человеку полимодальных сигналов, т.е. сигналов, адресованных различным анализаторам. Одним из видов полимодальных сигналов является дублирование одного сигнала в разных модальностях, т.е. одновременная посылка его разным анализаторам. В ряде случаев дублирование сигналов является средством повышения надежности передачи информации оператору.


Однако при решении оператором сложных задач, особенно если он не имеет достаточной тренировки, дублирование сигналов может вызвать дополнительные трудности в работе.


Другим способом использования полимодальных сигналов является распределение поступающей к оператору информации между различными анализаторами. Поскольку большую часть информации оператор получает с помощью зрения, то распределение информации является одним из способов предотвращения перегрузки зрительного анализатора. Однако при этом нужно учитывать возможности каждого из анализаторов.


Слух имеет преимущества в приеме непрерывных сигналов, зрение - в приеме дискретных. Время реакции на слух короче, чем на свет, однако самая короткая реакция - на тактильный (кожный) раздражитель. Это свойство осязания можно использовать для подачи сигналов, требующих экстренных действий (например, сигналов опасности).


Исследованиями установлено, что распределение информации является хорошим средством повышения эффективности ее приема. Это обусловлено двумя причинами: во-первых, за счет повышения общего функционального состояния анализаторов и активизации нервной системы, так как полимодальная система приема информации позволяет подавать (в сумме) сигналы большей интенсивности, чем мономодальная; во-вторых, вследствие повышения информационной пропускной способности оператора, поскольку человек во многих случаях способен одновременно перерабатывать информацию, поступающую к разным анализаторам. И хотя при этом пропускная способность каждого из анализаторов снижается по сравнению с приемом мономодальных сигналов, общая пропускная способность всей анализаторной системы увеличивается.


И, наконец, еще одним из способов использования полимодальных сигналов является их переключение с одной модальности на другую. В данном случае анализаторные системы работают не параллельно, а последовательно. Данный способ может применяться для борьбы с развивающимся утомлением (зрительным или слуховым), возникающим в результате длительной или напряженной работы. В проведенных 3-6-7-часовых опытах, в которых информация подавалась оператору поочередно по зрительному, слуховому и тактильному каналам, получено увеличение продуктивности работы оператора на 30-40 % по сравнению с предъявлением той же информации только по зрительному каналу.


Применение для передачи информации человеку в АСУ (автоматизированные системы управления) сигналов разной модальности может быть вынужденным по техническим причинам, но может использоваться и специально. В последнем случае целью является повышение эффективности обработки информации; повышение надежности приема информации при ее дублировании; увеличение объема информации при ее предъявлении по различным сенсорным каналам и т.п.


3.8. Выбор канала восприятия в зависимости от вида информации


Передача количественной информации


Для передачи количественной информации используется зрительный, слуховой и тактильный каналы восприятия. Выбор канала образуется числом градаций признака.


Зрительный канал обеспечивает наибольшую точность в определении величины признака, особенно при использовании цифровых кодов, шкал, измерений положений указателей приборов. Он позволяет сравнивать и измерять информацию одновременно по нескольким признакам. Наименьшая точность наблюдается при кодировании величины яркостью.


Слуховой канал по точности восприятия количественной информации может конкурировать со зрительным только при передаче количественной информации в виде речевых сообщений. Точность приема количественной информации, закодированной с помощью частоты или интенсивности звукового сигнала, повышается при использовании эталона сравнения. Человек способен воспринять до 16-25 градаций тональных сигналов, различающихся по высоте или громкости.


Тактильный канал при передачи количественной информации значительно уступает зрительному и слуховому каналу. С его помощью можно передать более 10 градаций величины за счет использования частоты вибротактильных или электрокожных сигналов (после соответствующей тренировки).


Передача многомерных сигналов


Использование многомерных сигналов, различающихся по нескольким признакам, способствует более экономной передаче информации. С точки зрения возможности приема многомерной информации различные воспринимающие каналы человека не являются идентичными.


Зрительный канал, обладающий хорошо выраженными аналитическими свойствами, позволяет одновременно использовать несколько признаков в сигнале. Информация для этого канала восприятия может быть закодирована одновременно с помощью интенсивности и цвета световых раздражителей, формы, площади, пространственного расположения сигналов, отношений их отдельных параметров. Способность к поэлементному анализу большого числа отдельных составляющих сложного сигнала позволяет воспринимать с его помощью большой объем информации, несмотря на то, что по шкалированию некоторых из них (например, интенсивности, частоты) зрительный анализатор не обладает выраженными преимуществами по сравнению с другими анализаторами.


Слуховой канал позволяет использовать при передаче многомерных звуковых сигналов интенсивность и частоту, тембр и ритм. Распределение частот по октавам и модулирование звуковых сигналов также повышают их распознаваемость. Однако общий набор сигналов и возможность варьирования ими для этого анализатора меньше, чем для зрительного. Значительно ограничивает использование этого канала трудность приема и анализа информации, поступающей одновременно более чем от одного источника сигналов.


Тактильный канал обладает меньшими возможностями для приема многомерных сигналов, чем два предыдущих. При передаче по нему многомерных сигналов практически могут быть использованы частота сигналов и их пространственная локализация.


Передача информации о положении объектов в пространстве


Зрительный канал дает самую полную информацию о положении наблюдаемых объектов в пространстве (по трем координатам). Большая точность в оценке пространства и пространственных отношений обеспечивается за счет выраженной аналитической способности зрительного анализатора, константности восприятия, визуализации представлений, широкой возможности оперирования пространственными зрительными образами.


Тактильный канал при передаче этой информации можно поставить на второе место. Он обеспечивает определение положения объекта в пространстве по двум координатам при непосредственном соприкосновении с объектом и при дистанционном определении положения его в пространстве за счет искусственных кодовых признаках. Такими кодовыми признаками могут быть частота вибротактильных или электрокожных сигналов и их локализация. Применение для этого изменения амплитуды, величины и площади давления тактильных сигналов ограничивается быстрым развитием адаптации в тактильном анализаторе.


Слуховой канал при бинауральном восприятии обеспечивает высокую точность определения направления на источник звука. Когда же применяется искусственный код (обычное изменение частоты акустического сигнала, его тона), точность локализации оказывается ниже, чем при использовании зрительного и кожного анализаторов. В основном в этом случае с помощью слухового анализатора можно определять изменение положения объекта в пространстве только по одной координате.


Восприятие времени


Точность восприятия временных интервалов зависит от их длительности, от того, заполнены они или не заполнены раздражителем и от ряда других причин. Наибольшая точность отмечается при оценке заполненных временных интервалов.


Слуховой канал обеспечивает наибольшую точность в оценке временных характеристик сигналов (их длительности, темпа, ритма и т.п.). Ошибка в воспроизведении 3-,5-,10- секундных заполненных временных интервалов составляет при использовании слухового анализатора 1,2-4,7% заданных стандартов.


Кинестетический канал также может успешно использоваться для передачи информации по параметру длительности. При поступлении по этому каналу заполненных временных интервалов длительностью в 4,8 и 9,1с., ошибка в точности воспроизведения колеблется в пределах 6,4-16%.


Тактильный канал по точности оценки времени занимает третье место. Ошибка точности воспроизведения 5,10 - секундных интервалов при использовании этого анализатора составляет 7,4-24,8% определяемых величин.


Зрительный канал обеспечивает наименьшую точность передачи временной информации. При поступлении сигналов в этот канал наблюдается меньшая точность и большая флюктуация в оценке длительности временных интервалов, чем при поступлении их по слуховому, кинестетическому и тактильному каналам. Ошибка в точности воспроизведения 3-5 и 10- секундных интервалов времени при использовании зрительного анализатора составляет 13,8-18% стандарта, а флюктуация - 1,2-2,9 секунды.


Передача информации об аварийных ситуациях


Сигналы, несущие информацию об аварийных ситуациях, можно подразделить на предупреждающие и сигналы, свидетельствующие об аварии и переключающие человека на деятельность по новому алгоритму.


Предупреждающие сигналы не должны нарушать заданного режима рабочей деятельности. Следствием аварийных сигналов должно быть изменение алгоритма работы для предотвращения развития аварийной ситуации и восстановления нормального функционирования системы. Для передачи предупреждающего сигнала можно использовать любой сигнал связи (зрительный, слуховой, тактильный). Выбор его зависит от структуры деятельности, загруженности того или иного анализатора и вида алгоритма, на который должен быть переключен оператор. Выбор канала связи для передачи аварийного сигнала обусловливается тем, что сигнал должен быть обязательно и немедленно воспринят при любых обстоятельствах, независимо от характера работы.


Слуховой канал восприятия при передаче информации об аварийном состоянии имеет те преимущества, что слуховой анализатор обладает выраженной способностью к экстренной мобилизации. Звуковой сигнал хорошо воспринимается независимо от местоположения его источника по отношению к оператору. Отрицательным свойством длительного интенсивного звукового сигнала является его выраженное тормозное влияние на высшую нервную деятельность.


Зрительный канал восприятия при передаче аварийной информации является также достаточно эффективным. Недостаток его в том, что источник информации обязательно должен находиться в поле зрения, особенно важное значение приобретает канал в условиях интенсивного шума.


Тактильный канал восприятия также может быть использован при подаче аварийных сигналов. При передаче аварийного сигнала в некоторых случаях может использоваться болевая чувствительность, однако данный вопрос требует дополнительного изучения.


Вопросы и задания


Заполните тест


1. Выберите неточный ответ.


Основными психическими процессами, участвующими в приеме информации, являются:


а) ощущение


б) восприятие


в) представление


г) мышление


д) речь


2. Формирование перцептивного образа является фазным процессом и включает несколько стадий. Выберите правильную последовательность:


а) опознание, обнаружение, различение


б) обнаружение, опознание, различение


в) различение, обнаружение, опознание


г) различение, опознание, обнаружение


3. ... - стадия восприятия, на которой наблюдатель выделяет существенные признаки объекта и относит его к определенному классу:


а) различение


б) обнаружение


в) опознание


4. Относительное постоянство некоторых воспринимаемых свойств предметов при изменении условий восприятия...- свойство восприятия:


а) целостность


б) осмысленность


в) избирательность


г) константность


5. Наибольшее значение для деятельности оператора имеют следующие анализаторы... Выберите точный ответ:


а) зрительный, слуховой, тактильный


б) зрительный, обонятельный, тактильный


в) обонятельный, тактильный, двигательный


г) вкусовой, тактильный, зрительный


6. Минимальное различение между двумя раздражителями, вызывающее едва заметное различение ощущений, ...- характеристика анализатора:


а) нижний порог чувствительности


б) верхний порог чувствительности


в) дифференциальный порог


г) оперативный порог различения


7. ...определяется той наименьшей величиной различения между сигналами, при которой точность и скорость различения достигает максимума:


а) нижний порог чувствительности


б) верхний порог чувствительности


в) дифференциальный порог


г) оперативный порог различения


8. Восстановите пробел в требовании к сигналам раздражителям, адресованном оператору.


Интенсивность сигналов должна соответствовать...значениям диапазона чувствительности анализаторов, которая обеспечивает наиболее оптимальные условия для приема и переработки информации:


а) высоким


б) средним


в) низким


г) самым низким


9. Восстановите пробел в требовании к сигналам-раздражителям, адресованном оператору.


Для того чтобы оператор мог следить за изменением сигналов, сравнивать их между собой по интенсивности, длительности, пространственному положению, необходимо обеспечить различие между сигналами, превышающее...


а) нижний порог чувствительности


б) верхний порог чувствительности


в) дифференциальный порог


г) оперативный порог различения


10. Восстановите пробел в требовании к сигналам-раздражителям, адресованном оператору.


Перепады между сигналами не должны значительно превышать..., так как при больших перепадах возникает утомление; следовательно, существуют не только оптимальные пороги, но и оптимальные зоны, в которых различение сигналов осуществляется с наибольшей скоростью и точностью:


а) нижний порог чувствительности


б) верхний порог чувствительности


в) дифференциальный порог


г) оперативный порог различения


11. О какой характеристике зрительного анализатора идет речь?


Данные характеристики зрительного анализатора определяются интенсивностью световых сигналов, воспринимаемых глазом:


а) энергетические


б) пространственные


в) временные


г) информационные


12. Наибольший коэффициент отражения характерен для поверхностей, окрашенных в....цвет:


а) черный


б) коричневый


в) средне-серый


г) светло-зеленый


13. Для нормальной видимости величина контраста должна быть...


а) меньше порогового контраста в 10-15 раз


б) больше порогового контраста в 10-15 раз


в) меньше порогового контраста в 5 раз


г) больше порогового контраста в 5 раз


14. Острота зрения, поле зрения и объем зрительного восприятия относятся к...характеристикам зрительного анализатора:


а) энергетическим


б) пространственным


в) временным


г) информационным


15. Исключите лишнее.


Острота зрения зависит от...


а) уровня освещенности


б) расстояния до рассматриваемого предмета


в) положения предмета относительно наблюдателя


г) возраста наблюдателя


д) пола наблюдателя


16. О какой временной характеристике зрительного анализатора идет речь?


Промежуток времени от момента подачи сигнала до момента возникновения ощущения:


а) длительность инерции ощущения


б) латентный (скрытый) период зрительной реакции


в) критическая частота мельканий


г) время адаптации


д) длительность информационного поиска


17. Наибольшая точность слуховых ощущений характерна для дистанции...


а) 1 м.


б) 2 м.


в) 3 м.


г) 4 м.


18. Наиболее точно дифференцируются направления звука в...


а) верхнем направлении


б) правом направлении


в) левом направлении


г) заднем направлении


19. Оптимальным темпом передачи речевых сообщений является...


а) 100 слов/мин.


б) 110 слов/мин.


в) 120 слов/мин


г) 130 слов/мин


20. Слово опознается значительно лучше, если ударение находится в...


а) начале слова


б) середине слова


в) конце слова


Тема 4. Хранение и переработка информации оператором


4.1. Характеристика памяти


Приняв поступившую информацию, оператор так или иначе анализирует ее и преобразует. В процессе переработки информации решающая роль принадлежит памяти и мышлению.


В деятельности человека, управляющего машинами по приборам, проявляются основные формы памяти: кратковременная (непосредственная, или иконическая, и оперативная) и долговременная.


Кратковременная память обеспечивает хранение поступившей информации в течение коротких промежутков времени, долговременная - в течение длительного времени (дни, месяцы, годы). Кратковременная память подразделяется на непосредственную (иконическую) и оперативную.


В непосредственной памяти хранится почти вся информация, поступившая в какой-то момент времени на органы чувств, но хранится она недолго,- всего несколько секунд. Непосредственное запоминание - это как бы фотография объектов, воздействующих на органы чувств.


Оперативная память представляет собой способность человека сохранять текущую информацию, необходимую для выполнения того или иного действия; длительность хранения определяется временем выполнения данного действия. Простейший пример оперативной памяти - сохранение первых слов принимаемого речевого сообщения в течение всего времени его аудирования.


Долговременная память хранит информацию как бы впрок. Соотношение между долговременной и кратковременной памятью зависит от задач, решаемых системой "человек - машина", и от структуры деятельности оператора. В инженерной психологии большое внимание уделяется оперативной памяти, так как она в значительной степени влияет на надежность и эффективность действий оператора. Оператор иногда допускает ошибки не потому, что не запомнил необходимую информацию, а потому, что не забыл ненужную, уже использованную.


Объем оперативной памяти определяется не количеством сохранения информации, а количеством воспринимаемых стимулов и почти не зависит от их информационного содержания. Человек может точно повторить 9 двоичных цифр, около 8 десятичных, 7 букв алфавита, 5 односложных слов. При увеличении количества информации, приходящейся на один стимул, общее количество запоминаемой информации возрастает.


Объем долговременной памяти, оцениваемой по отношению запоминаемого материала к необходимому числу повторений, определяется количеством принимаемой информации.


Кратковременная память связана прежде всего с первичной ориентировкой в окружающей среде и поэтому направлена на фиксацию общего числа вновь появляющихся сигналов вне зависимости от их информационного содержания.


Объем памяти зависит от количества информации - увеличение информации снижает объем запоминаемого материала, а уменьшение увеличивает его.


Результаты экспериментов говорят о том, что из разных по длине сообщений запоминаются лучше те, которые несут меньше новой информации. С увеличением количества информации и числа символов объем памяти уменьшается. Следовательно, чтобы увеличить объем запоминаемого материала, надо: уменьшить количество информации, сократить количество запоминаемых символов путем укрупнения "кусков" информации, одновременно уменьшить и количество информации, и количество запоминаемых символов.


Дальнейшие исследования показали, что в случае запоминания информации на короткий срок (кратковременная память) объем памяти в решающей степени зависит от количества запоминаемых символов. Объем долговременной памяти зависит от количества информации.


Запоминание зависит от особенностей воздействия отражаемых человеком предметов и явлений, от характера деятельности и психологического состояния человека, т.е. его активности. При определенной организации деятельности человека непреднамеренное запоминание дает лучшие результаты, чем преднамеренное.


Исследования показали превосходство осмысленного запоминания над механическим (продуктивность осмысленного запоминания в 20 раз выше механического).


Эффективным способом запоминания может быть перевод словесной информации в наглядные образы (например, зрительно представляемые схемы). Лучший результат достигается в случае сочетания образа и слова.


Продуктивность запоминания тесно связана с эмоциональной сферой личности обучаемого. Объем и точность запоминания зависят не только от того, что человек делал в прошлом, но и от того, что он предполагает в будущем.


Хранение информации связано с некоторой его потерей, воспринятая информация теряется. Это связано с процессом забывания.


Забывание - сложный и неравномерный процесс. Кривая забывания характеризуется прежде всего стремительным падением вниз, сразу же в первые часы после запоминания материала. Усвоенная информация значительно уменьшается за первые девять часов: со 100% она падает до 35% ("кривая Эббингауза").


В психологии выделяют три вида забывания: 1) потеря информации из-за того, что она не используется, 2) потеря информации в результате интерференции (ретроактивное торможение), 3) забывание, обусловленное забыванием.


Потеря информации в кратковременной памяти связана со "стиранием следов", в долговременной - с нарушением системы кодирования информации.


Главное условие перевода информации из кратковременной памяти в долговременную - повторение запоминаемого материала. Одним из средств, препятствующих забыванию, является обзор прошлого материала перед сообщением новых знаний.


Воспроизведение - процесс извлечения информации, хранящейся в памяти. Воспроизведение может быть преднамеренным (целенаправленный процесс восстановления хранимой информации) и непреднамеренным (информация как бы всплывает сама собой). Эффективность воспроизведения зависит от организации хранимой информации.


Доказано, что в условиях общения человека с другими людьми воспроизведение бывает более полным и точным по сравнению с воспроизведением в условиях индивидуальной деятельности.


При решении оперативных задач наиболее эффективными являются те коды, пользуясь которыми легче образовать более крупные оперативные единицы памяти (группировка символов, перекодирование групп).


4.2. Оперативное мышление


Центральное место в деятельности оператора занимает решение тех или иных задач, возникающих в ходе процесса управления. Оператор имеет дело с проблемными ситуациями, он должен осмыслить их, выявить задачу и найти пути ее решения. При этом он ограничен во времени.


Мышление - активный процесс отражения объективного мира в человеческом мозгу в форме суждений, понятий, умозаключений. Мышление тесно связано с речью. В отличие от ощущений, восприятий и представления мышление есть процесс обобщенного и опосредствованного отражения действительности.


Виды мышления: наглядно-действенное мышление - анализ и синтез познаваемых объектов в процессе практической деятельности с ними; наглядно-образное - процесс трансформации перцептивных образов и представлений объектов (например, мысленное вращение объекта, его реконструкция и т.п.); теоретическое мышление - выступает в форме отвлеченных понятий и рассуждений; образное мышление - процесс отражения и соотношение текущей информации о состоянии объекта с ранее накопленной информацией, словесно-логическое (понятийное) - процесс отражения в сознании человека существенных связей и отношений между предметами и явлениями материального мира.


Для инженерной психологии особое значение имеет оперативное мышление - такой процесс решения практических задач, в том числе и задач управления, в результате которого формируется субъективная модель предполагаемой совокупности действий, обеспечивающей решение поставленной задачи. Оно включает выявление проблемной ситуации и систему ее мысленных и практических преобразований.


Основными компонентами оперативного мышления являются: структурирование (образование более крупных единиц на основе связывания элементов ситуации между собой), динамическое узнавание (узнавание частей конечной ситуации в исходной проблемной ситуации) и формирование алгоритма решения (выработка принципов и правил решения задач).


Выявлено три этапа процесса решения. На первом этапе наблюдается стремление действовать только с одним элементом ситуации. На втором - имеет место группировка элементов определенным образом. Третий этап состоит в выработке общих принципов решения данной задачи, обеспечивающих соединение элементов в инвариантные подгруппы и разъединение неудовлетворительно связанных элементов.


В деятельности оператора существенную роль играет образное или наглядное мышление, т.е. оперирование представлениями реальной ситуации, воссозданными на основе принятой и декодированной информации.


Мышление оператора не исчерпывается принятием дедуктивных решений, так как его деятельность обычно протекает в затрудненных условиях, а обслуживаемая им техника чрезвычайно сложна. Поэтому оператор должен не только соотносить информацию с управляемым объектом, но и реконструировать ее.


В большинстве случаев оператор обнаруживает сигнал на фоне шумов. И здесь информация изменяется таким образом, что по заданному следствию нужно найти вызвавшую его причину. Только в этом случае оператор сможет уверенно выделить сигнал на фоне шума. Движение мысли от следствия к причине принято называть абдуктивными операциями. Абдуктивные решения в отличие от дедуктивных характеризуются большей степенью неопределенности, т.к. одно и то же следствие (один и тот же сигнал) может вызываться (искажаться) разными причинами.


Процесс переработки информации человеком схематично можно представить себе в следующем виде. Первый шаг - выделение сигнала на фоне шумов. Он включает процесс обнаружения и частичного опознавания. На этом этапе определенную роль играют следы - энграмм, заложенные в памяти в прошлом опыте. Второй шаг - опознавание сигналов путем сравнения с эталонами - энграммами. Этот этап называется этапом предварительной обработки информации и включает в себя решение таких задач, как отнесение образа к классу и преобразование его в вид, удобный для дальнейшей обработки информации и принятия решения. Третий и последующий шаги по переработки информации могут идти по двум каналам, которые принято считать самостоятельными, - поисковому и автоматизированному. В основе поискового канала лежат формирование и торможение условных рефлекторных связей типа ассоциаций по времени, сходству, противоположности и пространственному совмещению. При этом происходит преобразование образов, понятий, признаков. Механизм автоматизированного замыкания представляет собой прочно закрепленные условнорефлекторные связи.


Преобразование информации в процессе поиска происходит, как правило, в форме сознательной деятельности, хотя не исключена возможность протекания этого процесса и без отражения в сознании.


Механизм автоматизированного замыкания характерен следующим ходом преобразований. Индуцированные в результате опознавания сигналов образы - энграммы взаимодействуют сначала с энграммой цели, а затем с набором имеющихся в памяти решений - команд. В результате происходит выбор (а не формирование, как в поисковом канале) команды, удовлетворяющей данным условиям. Дальнейшие преобразования заключаются в формировании эфферентного звена действия и выдаче выходных сигналов.


Для многих видов операторской деятельности характерно мышление образами. Мыслительная деятельность летчика, штурмана корабля, диспетчера аэропорта и многих других операторов неразрывно связана с трансформацией образов управляемых объектов. Всем этим операторам присуще образное видение объектов. Развитие оперативного мышления может быть активизировано различными приемами, способами методического порядка, например, через создание оперативных образов. Оперативный образ формируется на основе соотношения текущей информации о состоянии объекта с той информацией о нем, которая ранее была накоплена оператором.


Психологическая напряженность в условиях аварийной ситуации обусловлена не только жесткими временными ограничениями, не только тем, что недостает времени на процесс мышления, но еще и тем, что не остается времени на исправление допущенных при этом ошибок. И если оператор без достаточного анализа поступивших сигналов и их необходимой интерпретации отнесет данную задачу к определенному типу задач, которые решаются обычно на основе стереотипов мышления, то это может привести к усугублению ситуации.


Практика показывает, что опытные операторы в экстремальных ситуациях действуют медленнее, чем неопытные. Опытные операторы за имеющееся время долго осмысливают данные о ситуации, а неопытные отвечают быстрыми стереотипными действиями, зачастую неадекватными задаче. Экспериментальные исследования, выполненные на тренажере, показали, что специалисты, имеющие большой опыт работы, тратят больше времени на каждую усложненную задачу, но зато делают меньше ошибок, чем молодые операторы.


Качество переработки информации техническим устройством не зависит от смыслового значения сообщений (качество телефонного аппарата не зависит от того, что передается - радостная новость или драматическое событие). В отличие от этого, деятельность оператора и все связанные с нею информационные процессы подчинены содержанию решаемой задачи. Значимость информации определяется уровнем переживаний, которые порождаются у человека ее смыслом в связи с решаемой задачей. При этом эмоциональная реакция человека на поступившее сообщение будет различна в зависимости от того, способствует ли оно достижению цели или предупреждает о предстоящих трудностях.


4.3. Эвристические машинные программы


Моделирование процессов мышления, с одной стороны, открывает широкие возможности перед кибернетикой по созданию машин, решающих задачи. С другой стороны, использование средств кибернетики и ее метода - моделирования - способствует более глубокому изучению механизмов работы мозга. Модель как средство познания основана на заключениях по аналогии. Программа вычислительной машины, выступая в качестве модели некоторых сторон мыслительной деятельности, является также средством исследования и средством автоматизации умственного труда.


Для эвристических машинных программ характерны переработка нечисленной информации и известная гибкость, позволяющая решать практические задачи посредством таких логических приемов, которые производятся путем сравнения.


Определен ряд способов, с помощью которых ЭВМ может решить поставленную задачу, если алгоритмы ее заранее полностью неизвестны. К эвристическим способам относятся: а) поиск правильного решения из некоторого множества путем перебора; б) ограничение перебора вариантов за счет опознания объектов исследования по некоторому набору из признаков; в) обучение машины стратегии поиска на основе закрепленного опыта; г) сокращение поиска путем предварительного грубого планирования; д) нахождение закономерностей в исходных данных (индукция). Количество этих способов может быть увеличено.


При решении практических задач большое значение имеет комплексное моделирование различных психофизиологических функций человека, а также деятельности человека-оператора как интегрального звена конкретной системы управления. В первом случае речь идет о построении некоторых комплексных автоматических устройств. Так, например, разрабатывается программа "глаза-руки", которая предусматривает моделирование работы зрительного анализатора человека, некоторых элементов мышления и определенной системы движений. Целью такой программы является создание комплексных технических устройств, предназначенных для обследования планет. Во втором случае речь идет о моделировании деятельности человека в интересах оптимизации взаимодействия системы "человек - машина".


Вопросы и задания


1. Восстановите пробел


В инженерной психологии большое внимание уделяется ...памяти, так как она в значительной степени влияет на надежность и эффективность действий оператора. Оператор иногда допускает ошибки не потому, что не запомнил необходимую информацию, а потому, что не забыл ненужную, уже использованную.


2. Установите соответствие


Человек может точно повторить:


9 -


- десятичных


- а


8 -


- односложных слов


- б


7 -


- двоичных цифр


- в


5 -


- букв алфавита


- г


3. Восстановите текст


Объем оперативной памяти определяется не...сохранения информации, а...воспринимаемых стимулом и почти не зависит от их информационного содержания.


4. Исключите неточный ответ


Чтобы увеличить объем запоминаемого материала, надо:


а) уменьшить количество информации


б) сократить количество запоминаемых символов путем укрупнения "кусков" информации


в) уменьшить количество информации и количество запоминаемых символов


г) сократить время запоминания


5. Продолжите мысль


В случае запоминания информации на короткий срок объем памяти в решающей степени зависит от... запоминаемых символов, а объем долговременной памяти зависит от...информации.


6. Перечислите эффективные способы запоминания


7. Продолжите мысль


Условием перевода информации из кратковременной памяти в долговременную является...


8. Выберите правильный ответ


Этот вид мышления имеет особое значение для инженерной психологии. Оно включает выявление проблемной ситуации и систему ее мыслительных и практических преобразований:


а) наглядно-действенное


б) наглядно-образное


в) теоретическое


г) образное


д) оперативное


9. Установите соответствие


Основными компонентами оперативного мышления являются:


1


Структурирование


Выработка принципов и правил решения задач


а


2


Динамическое узнавание


Узнавание частей конечной ситуации в исходной проблемной ситуации


б


3


Формирование алгоритма решения


Образование более крупных единиц на основе связывания элементов ситуации между собой


в


10. Восстановите последовательность


Процесс переработки информации человеком схематично можно представить себе в следующем виде:


1) опознание сигналов путем сравнения с эталонами - энграммами


2) преобразование образов, понятий, признаков


3) выделение сигнала на фоне шумов


11. К эвристическим способам решения поставленной задачи перед ЭВМ относятся... Исключите лишнее:


а) поиск правильного решения из некоторого множества путем перебора


б) ограничение переборов вариантов за счет опознания объектов исследования по некоторому набору из признаков


в) обучение машины стратегии поиска на основе закрепленного опыта


г) сокращение поиска путем предварительного грубого планирования


д) выбор точно установленного варианта решения


е) нахождение закономерностей в исходных данных


12. В деятельности оператора существенную роль играет... Исключите неточный вариант ответа:


а) образное мышление


б) наглядное мышление


в) теоретическое мышление


Тема 5. Принятие решения в деятельности оператора


5.1. Психологические аспекты проблемы принятия решения


Необходимость ввести научное понятие "принятие решения" появилось в процессе разработки различных больших и малых систем, когда стало важным определить этап, на котором заканчивается формирование и начинается исполнение какого-либо акта, т.е. когда можно сказать, что система приняла решение.


Важный момент: решение есть неизбежный предмет интеграции и предмет выбора, из многих возможностей выбирается одна, которая позволяет организму или машине добиться наибольшей эффективности. На самом деле решение не является началом, это - результат очень тонкой и обширной работы, проделанной мозгом. Поэтому возникла необходимость вовлечь в сферу внимания не только само принятие решения, но и стадию "предрешения", которая его формирует и предопределяет его направленность.


Нельзя осуществить решение вообще, решение, не включенное в какую-то деятельность, не направленное на какой-то положительный результат. Следовательно, если говорить о принятии решения, то в нашем понимании (физиологическом и психологическом) без мотивации, которая должна быть удовлетворена, нельзя обойтись. Мотивация является обязательным фактором, определяющим и устанавливающим тип решения.


Мотивация начинает процесс выбора из памяти, выбора из прошлого опыта всего того, что было в жизни данного организма связано с удовлетворением этой мотивации, включая результаты. Само принятие решения опосредовано сложным процессом "примерки" жизненного опыта к данной ситуации. Если вы в открытой степи захотели пить, то не будете искать киоск с газированной водой, потому что обстановка толкает на принятие другого решения. Предрешение важно для психической деятельности человека и более важно для понимания решения, чем само принятие решения, потому что на этой стадии сопоставляются опыт, мотивация и обстановка - и все это предопределяет конкретное решение.


Нейрофизиологические эксперименты показали, что данные компоненты встречаются на одном и том же нейроне. Это, конечно, не одна клетка в мозге, а миллиарды, но оценка производится на одном и том же нейроне, и только высшая интеграция соединяет все эти решения. Общее решение принимается всем мозгом.


Принятие решения - организация комплекса эфферентных возбуждений, способных дать вполне определенное действие. При любых условиях происходит выбор одного действия и исключение всех остальных возможностей. Выбор есть согласование, "подгонка" друг к другу определенных форм активности из огромного числа отдельных механизмов. Принятие решения переводит один системный процесс в другой - в программу действий, после которого все комбинации возбуждений приобретают исполнительный характер.


На нейрон поступают тысячи возбуждений, а он "выпускает" через аксон одно возбуждение. Если бы в любой момент вход вызвал ответ нейрона, то никакой интеграции не могло бы быть, наступил бы полный хаос. Для включения нейрона в систему необходимо устранение его излишней степени свободы и использование только тех входов, которые вызывают совершенно определенную форму активности нейрона, способствующую успеху системы. Система создает интегративное состояние нейрона за счет тысячи разномодальных влияний и делает его чувствительным то к одним, то к другим входам и устраняет избыточные степени свободы.


Принятие решения "освобождает" организм от чрезвычайно большого количества степеней свободы и оставляет лишь одну, которая и реализуется. Организм только тогда примет решение, когда нейроны "подгонят" друг к другу свои степени свободы, что создаст их интеграцию и возможность согласованной работы.


На основании принятой и проанализированной информации оператор принимает необходимое решение по управлению. В самом общем виде процедура принятия решения включает формирование последовательности целесообразных действий для достижения цели на основе преобразования некоторой исходной информации.


К основным объективным и субъективным условиям, определяющим реализацию процессов решения в деятельности оператора, можно отнести:


- наличие дефицита информации и времени, стимулирующего "борьбу" гипотез;


- наличие некоторой "неопределенностной ситуации", определяющей борьбу мотивов у субъекта, принимающего решение;


- осуществление волевого действия, обеспечивающего преодоление неопределенности, выбор гипотезы, принятие на себя той или иной ответственности.


Условия принятия решения во многом зависят от степени неопределенности. В этой связи различают следующие виды неопределенности:


- обусловленную большим числом объектов, включенных в ситуацию;


- вызванную недостатком информации в силу технических и иных причин;


- порожденную слишком высокой или недоступной платой за определенность, вносимую объектом, принимающим решение.


В зависимости от состояния исходной информации могут быть три вида решения: детерминированное, вероятностное, предельное. В любом случае в процессе принятия решения необходимо разумное снижение неопределенности.


С системных позиций проблема выработки и принятия решения условно имеет следующие основные аспекты: логико - психологический, операциональный, функционально - динамический, формализованный. Можно выделить еще личностный аспект, связанный с влиянием мотивационно -установочной и эмоционально - волевой сфер на протекание информационных процессов у человека.


С логико - психологической точки зрения процесс переработки информации и принятия решения связан с формулированием задачи, поиском, накоплением и регулированием информации, необходимой для принятия решения; выявлением и оценкой проблемной ситуации; построением системы гипотез; реализацией выдвинутой программы действий.


С операциональной точки зрения процедура принятия решения складывается из информационной подготовки и собственно принятия решения. В данном случае речь идет о системе преобразований с использованием определенных методов и приемов.


Например, для деятельности оператора в системах контроля и управления информационная подготовка принятия решения складывается из "внешнего" и "внутреннего" информационного обеспечения.


Основное содержание внешнего информационного обеспечения состоит из реализации двух проблем: определения количества и качества информации, необходимой и достаточной для принятия решения, и вопросом оптимального представления этой информации оператору.


Внутренняя подготовка принятия решения сводится к процедурам поиска, выделения, классификации и обобщения информации о проблемной ситуации, построения текущих образов, или оперативных концептуальных моделей.


Процедура выработки самого решения может быть описана следующими операциями: предварительное выдвижение системы эталонных гипотез; сопоставление текущих образов с рядом эталонов и оценка сходства между ними; коррекция образов; выбор эталонной гипотезы и принятие решения.


Функционально - динамические аспекты принятия решения связаны с реализацией комплекса внутренних психологических механизмов. Выработка решения связана с функционированием системы структурных, логических и вероятностных механизмов. Первые преобладают при реализации операций построения образов, их сопоставления, установления соотношения между ними. Среди них при переработке динамической информации особый интерес представляют механизмы, обеспечивающие сопоставление текущей информации с ранее запечатленной в кратковременной и долговременной памяти в целях ее оценки и коррекции.


Формализованное описание процедур принятия решения складывается из двух проблем:


- количественного описания входных и выходных данных,


- формализованного описания самих процессов.


При решении первой проблемы используется различный математический аппарат.


Вторая проблема реализуется значительно сложнее. Формальное описание (моделирование) процессов принятия решения возможно лишь на основе использования методов, обладающих определенными лингвистическими возможностями.


Личностные аспекты процессов принятия решений человеком связаны с выявлением влияния эмоционально - волевой и мотивационно -установочной сфер на протекание информационных процессов. Волевые процессы всегда усложняются за счет действия эмоциональных факторов.


Принятие решения всегда индивидуально. Предложена классификация типов решения, при этом учитывалось соотношение процессов построения (А) и контроля выдвигаемых гипотез (К).


А намного больше К - импульсивные решения;


А больше К - решения с риском;


А равно К - уравновешенные решения;


А меньше К - осторожные решения;


А намного меньше К - инертные решения (контрольные процессы резко преобладают над процессами построения гипотез, протекающими медленно и неуверенно).


Наиболее эффективными при наличии необходимых знаний оказываются операторы, склонные к принятию решений с риском, но обладающие осмотрительностью.


На процесс принятия решения большое влияние оказывает и "эмоциональный феномен". При решении простых задач роль ситуационных эмоций разного знака однозначна; при решении творческих задач отрицательные эмоции, как ни парадоксально, могут играть положительную роль (при эмоциональном подкреплении "наводящей" задачи).


Интересными являются результаты исследований мотивационных основ решения задачи. Эксперименты проводились в группах с разной мотивационной установкой: сделать как можно лучше, сделать не хуже других, лишь бы сделать. Эффективность решения задачи в первой группе в 1,5 раза выше второй и в 2 раза выше третьей.


Структура и механизмы процедуры принятия решения не являются стабильно - универсальными на разных уровнях психического отражения. Они меняются при переходе от перцептивно - опознавательного уровня к речемыслительному. Главное здесь заключается в переходе от перебора и выбора гипотез к построению гипотез.


5.2. Уровни и этапы принятия решения


Принятие решения является центральным процессом на всех уровнях переработки информации человеком, группами людей, системами "человек - машина". Эта комплексная проблема включает различные аспекты: физиологический, психологический, кибернетический и другие.


Психологические аспекты проблемы связаны с анализом роли и места процессов принятия решения в системе целенаправленной сознательной деятельности человека. В этой процедуре наиболее полно реализуются как отражательные, так и регуляторные функции психики. Поэтому перспективным является изучение этих процессов в связи с тремя основными формами психического отражения и соответственно тремя уровнями психической регуляции деятельности (сенсорно - перцептивные процессы, представления, речемыслительные процессы).


В процессе принятия решения выделяют два основных этапа: информационной подготовки решения и собственно процедуры принятия решения.


Касаясь информационной подготовки решения, Т. Томашевский выделяет четыре типа ситуаций, в которых необходимо принятие решения о действии:


1. Ситуация выбора. "...во всех этих ситуациях человек должен осуществлять выбор (селекцию) сигналов, классифицировать их на такие, которые требуют реакции, и такие, которые ее не требуют".


2. Сложная ситуация. "Сложными ситуациями называются такие ситуации, в которых рабочий должен одновременно учитывать сведения, получаемые более чем от одного источника информации, либо выполнять более чем одно действие".


3. Ситуация предпочтения. "Когда различные возможные реакции имеют для человека неодинаковое значение, когда по какой - либо причине он выбирает одно из двух...".


4. Вероятностные ситуации. "Такого рода ситуации возникают в тех случаях, когда работник выполняет определенные операции при недостаточном объеме имеющейся в его расположении информации".


Перечисленные ситуации являются фактически ситуациями выбора.


Иной подход предлагает Ю. Козелецкий. Он выделяет два основных типа ситуаций принятия решения.


1. Закрытые ситуации. В этих ситуациях задано "множество гипотез о состоянии объекта..., и установление диагноза состоит лишь в определении их вероятности и ее изменении под влиянием постоянно получаемой информации", и неопределенность в этих ситуациях состоит в том, что "человек не знает, какая гипотеза из известного множества гипотез о состоянии объекта окажется истинной".


Автор выделяет узкие (2 - 3 гипотезы о состоянии объекта и такое же количество соответствующих действий) и широкие (гипотез гораздо больше) закрытые ситуации.


2. Открытые ситуации. Эти ситуации характеризуются, по терминологии автора, "тотальной" неопределенностью: в них "множество действий", "либо множество гипотез о состоянии объекта...". В связи с этим в процессе принятия решения человек должен "самостоятельно сформулировать множество гипотез по поводу неизвестного состояния объекта".


К третьей группе классификаций можно отнести обобщенную модель деятельности оператора, предложенную В. П. Зинченко и Н. И. Майзель. Согласно этой модели, характер информационной подготовки решения (информационного поиска) детерминирует различные типы принятия решения.


Дружинин В. В. и Конторов Д. С. выделили три типа ситуаций принятия решения: информационные, оперативные, организаторские.


1. Информационные решения заключаются в диагностировании ситуации ("распознавание ситуации", по терминологии авторов).


2. Оперативные решения отвечают на вопрос, как действовать, и состоят в выработке способа управления.


3. Организационные решения отвечают на вопрос, какой должна быть система, и состоят в определении структуры и распределении функций в предполагаемой организации.


Данная классификация позволяет отнести принятие решения на перцептивно - опознавательном уровне к информационным решениям, а выработку способа действия при решении оперативных задач - к оперативным решениям.


Информационная подготовка принятия решения сводится к:


1) поиску, выделению, классификации и обобщению информации о проблемной ситуации;


2) построению "текущих" образов или операциональных моделей.


Процедура принятия решения может быть описана следующими операциями:


1) предварительное выдвижение системы "эталонных гипотез";


2) сопоставление текущих образов (концептуальных моделей) с рядом эталонов и оценки одинаковости (сходства) между ними;


3) коррекция образов (моделей), сопоставление гипотез с достигнутыми результатами;


4) выбор эталонной гипотезы (или построение ее) или разработка принципа и программы действий.


Процесс решения перцептивно - опознавательной задачи, особенно этап информационной подготовки решения, тесно связан с поисковыми операциями - с поиском стимулов, признаков опознаваемых и декодируемых объектов, завершающимся формированием образа объекта.


Таким образом, существенной психологической характеристикой становления перцептивного образа и поисковых операций, его обеспечивающих, является интенсивная аналитико-синтетическая деятельность с вычленением на разных фазах процесса различных признаков объекта.


5.3. Принятие решения на перцептивно-опознавательном уровне


Процесс переработки информации и принятия решения на перцептивно-опознавательном уровне представляет собой решение определенной задачи и складывается из ряда этапов и операций.


С логико - психологической точки зрения процесс решения перцептивно - опознавательной задачи может быть расчленен на ряд этапов: поиск и обнаружение сигналов, их различение и опознание, декодирование и принятие решения об "итоговом" образе.


С операциональной точки зрения данный процесс включает специфическую перцептивную подготовку принятия решения и саму процедуру принятия решения. Здесь решается задача вероятностного отнесения стимула к одной из двух категорий: "сигнал/шум" или "шум".


В процессе различения осуществляется сравнительный анализ стимулов между собой, в первую очередь, на основе различения яркостных контрастов и выделения контура.


В процессе опознания и декодирования происходит идентификация стимулов, т.е. отнесение их к некоторому множеству образов, в результате чего оказывается возможным соотнесение стимулов с реальными объектами. Этот процесс состоит из нескольких стадий: выделение и анализ информационных признаков, формирование зрительного образа, альтернативный выбор гипотезы и окончательное опознание.


Процесс анализа признаков имеет сложный характер и включает в себя: выделение элементарных признаков (например, углов и линий при восприятии плоских фигур), мысленную численную оценку их градаций, преобразование элементарных признаков в более укрупненные, выделение наиболее информативных из этих признаков, вероятностное распределение признаков по гипотезам с учетом их весовых характеристик.


Параллельно с выделением и анализом признаков происходит формирование и запоминание перцептивного образа объекта.


Рассматриваемые процессы представляют собой перцептивную подготовку принятия решения. Сама же процедура решения совершается следующим образом. Опознавательный процесс связан с опознавательными действиями, под которыми понимается процедура отнесения того или иного стимула к одному из N классов стимулов. Формальное опознание имеет место, когда N больше 2.


Опознавательный процесс связан с опознавательными действиями, под которыми понимается процедура отнесения того или иного стимула к одному из классов стимулов.


Процесс развернутого опознания стимулов может быть описан следующими операциями: а) предварительное выдвижение системы эталонов некоторого класса объектов; б) сопоставление текущего образа с рядом эталонов и оценка результатов сопоставления; в) выбор "эталонной" гипотезы и ее проверка; г) принятие решения - словесное формулирование ответа или смена эталона.


5.4. Особенности принятия решения на речемыслительном уровне


Большая роль принадлежит оперативному мышлению. В оперативном мышлении можно выделить: а) алгоритмический уровень, связанный со строго последовательной реализацией мыслительных операций в соответствии с заданной программой; б) эвристический уровень, связанный с нахождением новых связей и отношений между объектами и явлениями. В реальной деятельности оператора оба эти уровня мышления тесно переплетены между собой.


Особенно велика в процессе принятия решения оператором роль эвристики, ибо простые переборы всех возможных вариантов не всегда возможны. Процесс принятия решения значительно усложняется при классификации и прогнозировании событий.


Поиск неисправностей является одной из разновидностей решения задачи на речемыслительном уровне. В ходе поиска оператор вынужден устанавливать различные связи между элементами решаемой задачи. Эти связи устанавливаются не со всеми элементами, а лишь с ограниченным их числом. Выбор характера связи производится на основе априорных соображений, которые и являются основой для формирования гипотез. В процессе поиска число рабочих гипотез сокращается за счет включения в рассмотрение наиболее вероятных гипотез, реальность которых не подтверждена. Таким образом, в процессе поиска наблюдается установление все новых связей между элементами задачи, т.е. происходит построение модели сложившейся ситуации. Иначе этот процесс может быть интерпретирован как поиск соответствия между проявлением неисправности и представлением о ней оператора.


На эффективность принятия решения большое влияние оказывают: ограниченность времени и наличие стрессовых ситуаций, ведущих к появлению психической напряженности; личностные свойства оператора, его мотивация к данной деятельности.


5.5. Ошибки оператора


Детальный анализ ошибок оператора является одним из основных путей решения инженерно - психологических задач. Ошибка - это результат действия, совершенного неточно или неправильно. Это отклонение от намеченной цели, несовпадение полученного с намеченным, несоответствие достигнутого результата намеченной цели, поставленной задаче.


Следствием ошибки оператора может быть травма, несчастный случай, авария, катастрофа, экологическое бедствие.


Об ошибке оператора можно говорить только в том случае, если он совершил сознательное действие, ошибка должна быть определена как действие, выполненное вопреки плану.


По месту в структуре деятельности можно выделить следующие виды ошибок:


- ошибки восприятия - не успел обнаружить, не сумел различить, не узнал и пр. У летчика, например, это контроль скорости, удаления, пролета препятствий, обнаружение опасных ситуации, географическое ориентирование;


- ошибки внимания - не сумел сосредоточиться, собраться, переключиться, удержать, не успел охватить всего, быстро устал и пр.;


- ошибки памяти - сохранение, воспроизведение оперативной или долговременной информации; забыл, не успел запомнить, не сумел удержать в памяти, сохранить, восстановить, воспроизвести и пр.;


- ошибки мышления и принятие решения - не понял, не предусмотрел, не разобрался, не проанализировал, не объединил, не обобщил, не сопоставил, не выделил и пр.: навигационное планирование и коррекция, выход из опасных ситуаций, оценка возможностей наземных и бортовых систем;


- ошибки ответной реакции - управление двигателями, автопилотом, навигационными устройствами, ведение радиосвязи, изменение курса или высоты полета самолета.


Повышение устойчивости к ошибкам предусматривает три уровня решения проблемы.


1. Автоматизмы поведения. Навык представляет собой автоматизированный способ совершения действия, закрепленный его многократным воспроизведением. Если поведение управляется структурой навыков, сохраняемых в нервной системе, автоматически, без активного участи сознания, то оно подчиняется физиологическим законам, в результате чего понятие ошибки теряет смысл. Требование работать усерднее, в строгом соответствии с инструкцией не может привести к снижению числа ошибок. Если необходимо получить ровное, заученное поведение с низкой вероятностью ошибок, следует так спроектировать рабочую ситуацию, чтобы оператор мог легко различать признаки, побуждающие к включению автоматизмов.


2. Определяемое правилами целенаправленное поведение. Это поведение типично для относительно редких задач, возникающих в знакомой трудовой обстановке. Последовательность действий управляется заранее составленными рабочими инструкциями, правилами, сохраняемыми в памяти человека. Ошибка проявляется в этих задачах как сознательное действие. В таких ситуациях разработчик инструкций несет ответственность за правильность последовательности действий оператора и должен снабдить оператора соответствующими ключами для контроля последовательности действий. Очень важно не создавать помех из-за неправильной интерпретации ответа, выданного автоматикой.


3. Поведение, управляемое целью и основанное на знаниях. Это уровень "умного" решения задачи, который и объясняет присутствие оператора на автоматизированном производстве. Поведение оператора запускается незнакомыми событиями в системе, не прописанными детально в инструкциях. Содержание деятельности оператора состоит в том, чтобы оценить ситуацию и спланировать подходящую последовательность целенаправленных действий. Действия оператора зависят от знаний о процессах, функциях в структуре системы. В связи с этим возникает проблема: каким образом можно обновить знания оператора большой сложной системы и как поддерживать их в состоянии готовности к ответам в необычных, экстремальных ситуациях. Во многих случаях это потребовало бы изменений в структуре обучения, да и во всей организации деятельности операторов.


Вопросы и задания


1. Перечислите объективные и субъективные условия, определяющие реализацию процессов решения в деятельности оператора


2. Условия принятия решения во многом зависят от степени неопределенности. Различают следующие виды неопределенности...


3. Выберите верный ответ


С системных позиций проблема выработки и принятия решения имеет ряд аспектов. О каком аспекте идет речь?


Процесс переработки информации и принятия решения связан с формулированием задачи, поиском, накоплением и регулированием информации, необходимой для принятия решения; выявлением и оценкой проблемной ситуации; построением системы гипотез; реализацией выдвинутой программы действий:


а) логико-психологический


б) операциональный


в) функционально-динамический


г) формализованный


д) личностный


4. Выберите верный ответ


С системных позиций проблема выработки и принятия решения имеет ряд аспектов. О каком аспекте идет речь?


Процедура принятия решения складывается из информационной подготовки и собственно принятия решения. В данном случае речь идет о системе преобразований с использованием определенных методов и приемов:


а) логико-психологический


б) операциональный


в) функционально-динамический


г) формализованный


д) личностный


5. Восстановите последовательность


Процедура выработки самого решения может быть описана следующими операциями:


1) выбор эталонной гипотезы; 2) сопоставление текущих образов с рядом эталонов и оценка сходства между ними; 3) предварительное выдвижение системы эталонных гипотез; 4) коррекция образов; 5) принятие решения.


6. Установите соответствие


Принятие решения всегда индивидуально. Необходимо учитывать соотношение процессов построения (А) и контроля выдвигаемых гипотез (К).


1


А намного больше К


1


осторожные решения


2


А больше К


2


решения с риском


3


А равно К


3


импульсивные решения


4


А меньше К


4


инертные решения


5


А намного меньше К


5


уравновешенные решения


7. Решите задачу


В какой группе в зависимости от мотивационной установки эффективность решения задачи будет выше?


а) сделать как можно лучше


б) сделать не хуже других


в) лишь бы сделать


г) делать можно по желанию


8. Восстановите последовательность


Процесс решения перцептивно-опознавательной задачи может быть расчленен на ряд этапов:


1) принятие решения об "итоговом" образе


2) поиск сигналов


3) декодирование


4) обнаружение сигналов


5) различение и опознание сигналов


9. Восстановите последовательность


Процесс развернутого опознания стимулов может быть описан следующими операциями:


1) выбор "эталонной" гипотезы и ее проверка; 2) предварительное выдвижение системы эталонов некоторого класса объектов; 3) сопоставление текущего образа с рядом эталонов и оценка результатов сопоставления; 4) принятие решения - словесное формулирование ответа или смена эталона.


10. Исключите неточный ответ


На эффективность принятия решения на речемыслительном уровне большое влияние оказывают:


а) ограниченность времени


б) наличие стрессовых ситуаций, ведущих к появлению психической напряженности


в) личностные свойства оператора


г) возрастные особенности оператора


д) мотивация к данной деятельности


Тема 6. Управляющие действия оператора


6.1. Рабочие движения человека-оператора


Принятое оператором решение только тогда имеет смысл, когда оно правильно и своевременно будет реализовано. Реализация решения осуществляется путем ввода в машину необходимой информации. Для этого используются "выходные" каналы человека: двигательный или речевой. Подавляющее число управляющих действий оператор осуществляет посредством движений.


Моторная деятельность оператора существенным образом отличается от подобной деятельности работников других профессий. Действия оператора внешне являются очень простыми. Они сводятся к нажатию кнопок, включению тумблеров, повороту рукояток и т.п. и не требуют сами по себе специального обучения. Вся сложность управления переместилась с исполнительной части двигательных действий на центральные механизмы их регуляции.


Выполнение любого управляющего действия оператором определяется переработкой большого количества информации. Любое управляющее движение складывается из элементарных движений, которые можно разделить на три группы:


- рабочие или исполнительные движения, посредством которых осуществляется воздействие на орган управления;


- гностические движения, они направлены на познание объекта и условий труда (осязательные, ощупывающие, измерительные и др.);


- приспособительные движения (установочные, уравновешивающие и др.).


Структура двигательных компонентов и определяемые ею скорость и точность управляющего действия зависят от тех задач, которые решает оператор, а также от назначения органов управления, их конструкции, расположения в пространстве и других факторов.


По назначению органов управления все двигательные задачи можно разделить на четыре класса.


1. Операции включения, выключения и переключения. Их характеристикой является время реакции.


2. Двигательные задачи, заключающиеся в выполнении последовательного ряда повторяющихся движений, с помощью которых осуществляются операции кодирования и передачи информации. Их характеристикой является темп.


3. Двигательные задачи при манипулировании с органами управления для настройки аппаратуры и точной установки управляемого объекта. Основным фактором, определяющим их динамику, является точность дозировочных реакций.


4. Операции слежения за изменяющимися объектами. Задачи, выполняемые оператором в процессе движения, относятся к классу непрерывных перцептивно - моторных задач.


Эффективность действия оператора повышается при такой организации его моторного поля, которая обеспечивает оптимальные условия регуляции движений.


Для выполнения этого требования большое значение имеет правило совместимости индикаторов и органов управления. При конструировании органов управления необходимо учитывать возможности регуляции движений по силе, амплитуде и скорости и в соответствии с этим решать вопрос о выборе типа органа управления, его размера, положения и т.д.


Управляющие движения оператора характеризуются четырьмя группами характеристик - скоростными (временными), пространственными, силовыми и точностными.


Основной скоростной характеристикой операций включения является время двигательной реакции. Это время в общем случае зависит от расстояния, на которое перемещается рука, ширины органа управления.


Для повторяющихся движений основной характеристикой скорости является частота их повторения, или темп. Установлено, что максимальный темп вращательных движений - 4,0 - 4,8 об/сек. Темп вращения существенным образом зависит от размеров ручек управления и величины их сопротивления движению. Например, наибольшая скорость достигается при радиусе ручки 3 см (при самых минимальных сопротивлениях).


Максимальный темп нажимных движений при величине усилия 25 г для ведущей руки - 6, 68 нажимов/сек, для неведущей - 5, 3 нажимов/сек. При увеличении усилий до 400г темп уменьшается и составляет, соответственно, 6, 14 и 5, 59 нажимов/сек.


Максимальный темп ударных движений изменяется от 5 до 14 ударов в секунду. В среднем он равен 8, 5 ударов/сек. Для продолжительного же периода работы оптимальный темп - 1, 5 -5, 0 ударов в секунду.


Если движение выполняется в ответ на часто поступающие внешние сигналы, человек способен реагировать на каждый сигнал только в том случае, если интервал между сигналами не менее 0, 5 сек. Если же второй сигнал подается через более короткий промежуток времени, то начало реакции на него задерживается до завершения реакции на предыдущий сигнал. Данный эффект называется психологической рефракторной фазой.


К пространственным характеристикам движений оператора относятся размеры моторного поля (зоны досягаемости) и траектории движений. Размеры моторного поля (при неподвижном положении туловища) определяются длиной вытянутой руки оператора. В моторном поле различаются три зоны: максимальная, допустимая и оптимальной досягаемости.


В зонах оптимальной и допустимой досягаемости возможны наиболее быстрые и точные движения при минимальной утомляемости оператора. Здесь рекомендуется располагать наиболее важные и часто используемые органы управления. Рычаги, требующие для своего перемещения больших усилий, следует размещать на нижних уровнях оптимальной зоны. Требования же точности перемещения легче всего удовлетворяются на средних уровнях.


Траектория движений может быть различной. Например, установлено, что эллиптические и круговые движения являются более выгодными по сравнению с прямолинейными; замена прямолинейных движений круговыми заметно увеличивает продолжительность труда и снижает утомляемость.


Движения человека определяются и силовыми характеристиками. Основной из них является величина усилия, развиваемая рукой при движении. Эта величина определяется характером движений: вытягивание, толкание, отведение и т.д. - и углом между плечом и вертикалью тела.


Наибольшее усилие может быть развито при вытягивании на себя (54,4 кГ) и толкании от себя (62,6 кГ), наибольшее - при толкании вниз (18,6 кГ) и отведении от себя (15,5 кГ). Максимальное усилие, развиваемое левой рукой, в среднем на 10-15% меньше, чем правой.


Рекомендуемые усилия на органы управления


Тип органа управления


Величина


усилия, кГ


Рукоятка............................................................


Кнопки, тумблеры, переключатели:


"легкого типа"............................................ .........


"тяжелого типа".......................................... .........


Ножные педали управления, используемые:


редко.................................................................


часто.................................................................


Рычаги ручного управления, используемые:


периодически......................................................


постоянно...........................................................


2-4


0,14-0,16


0,6-1,2


до 30


2-5


12-16


2-4


Для некоторых видов деятельности иногда отсутствует возможность осуществлять зрительный контроль в процессе двигательного акта. Наиболее точные ощущения характерны для движений, совершаемых на расстоянии 15 - 35 см от средней точки тела. Уже на расстоянии 40 - 50 см точность анализа существенно снижается. Точность попадания рукой в нужное место на пульте управления составляет ╠ 15 см в средней зоне ниже груди и ╠ 30 см в крайних зонах.


Амплитуда движений наиболее точно оценивается в пределах 8 - 12 см. Более короткие амплитуды переоцениваются, более длинные недооцениваются.


В процессе формирования двигательных навыков изменяются взаимоотношения между видами движений. На первой ступени обычно преобладают гностические движения. Позднее они сливаются с рабочими движениями, так что их трудно бывает разделить. В результате движения становятся более плавными и стабильными.


На начальных ступенях образование двигательного навыка происходит под контролем зрения; впоследствии же этот контроль переходит к чувствительным приборам двигательного аппарата - к тактильному и кинестетическому анализаторам. При этом образуется внутренний контур регулирования, определяемый действием этих анализаторов, в котором сигналы проходят быстрее (0, 4 сек), чем пол внешнему контуру регулирования, включающему зрительный контроль (1 - 2 сек). Это свойство может быть использовано для повышения качества управления путем подачи сигналов обратной связи не на зрительный, а непосредственно на тактильный анализатор. Самоконтроль своей работы является важным средством повышения эффективности труда оператора.


6.2. Связь восприятия и движения


Любому управляющему действию оператора предшествует восприятие информации. Связь восприятия и движения осуществляется в виде сенсомоторных реакций или сенсомоторной координации.


Сенсомоторной реакцией называется одиночное (дискретное) движение оператора на появление того или иного раздражителя. Различают следующие типы сенсомоторных реакций: простая сенсомоторная реакция, сложная сенсомоторная реакция, реакция на движущийся объект.


Простая сенсомоторная реакция заключается в ответе заранее известным простым одиночным движением на внезапно появляющийся, но заранее известный сигнал. Основной показатель такой реакции - время, которое складывается из двух составляющих: латентного (скрытого) периода и времени моторного акта. Наибольший интерес представляет латентный период времени реакции. Эта характеристика имеет большое значение при контроле состояния оператора, профессиональном отборе, проведении инженерно - психологических измерений.


Для деятельности оператора характерно два режима осуществления сложных сенсомоторных реакций. В первом случае перед началом дискретного движения глаза неподвижны (режим зрительной фиксации), а рука находится в покое. Во втором случае глаза наблюдателя свободно рассматривают некоторое информационное поле, а рука или неподвижна или занята каким-то побочным движением. Это возникает тогда, когда оператор должен вести наблюдение за несколькими индикаторами одновременно и реагировать только в том случае, если на одном из них произошло критическое изменение некоторого параметра. В отличие от первого случая соотношение между площадями индикатора и контролируемого участка может быть малым. Такой режим работы оператора будет называться свободным.


Исследования показали, что латентный период времени реакции при равных условиях значительно меньше при наблюдении в свободном режиме, чем в режиме фиксации. Время движения также меньше в свободном режиме по сравнению с режимом фиксации. Его величина зависит от направления движения: движения вправо и вниз протекают быстрее, чем влево и вверх. Эта зависимость наблюдается в обоих режимах работы.


Общее время реакции зависит также от сложности (количество поступающей к оператору информации) выбора нужного сигнала на информационном поле. Количество ошибочных реакций практически не зависит от режима работы: "вправо" ошибок больше. Здесь проявляется связь между скоростью и точностью (движения "вправо" быстрее). В обоих режимах работы по всем направлениям наблюдается рост ошибок с ростом амплитуды движения.


6.3. Использование речевых сигналов для управления машиной


Речевой ввод информации в машину имеет ряд преимуществ по сравнению с механическим.


1. Речевой ввод информации в ЭВМ рассчитан на использование органов речеобразования человека, поэтому он высвобождает глаза и руки, предоставляет человеку свободу перемещения в процессе управления.


2. В ряде случаев речевой ввод надежнее и быстрее других способов ввода информации, например, связанных с нажатием кнопок и клавиш. Речевой ввод осуществляется быстрее ручного в 2 - 3 раза.


3. При речевом вводе можно работать в темноте, не требуется обязательное присутствие оператора у пульта управления. Утомление наступает позже, чем при ручном.


Затрудняющими факторами при речевом управлении машиной являются различные акустические шумы и помехи. На основании исследований в области физиологии и психологии речи можно выделить два основных этапа обработки речевой информации. Этап первичной обработки связан с ее анализом и выделением наиболее характерных признаков, этап вторичной обработки - с опознанием речевых сигналов на основании результатов сравнения выделенных признаков с признаками эталонов. Подстройка машины под диктора позволяет достичь высокой достоверности распознавания - для словаря из 200 слов 0,5% ошибок и 2,5% отказов от распознавания.


Вопросы и задания


1. Установите соответствие


Любое управляющее движение складывается из элементарных движений, разделенных на три группы.


а


Рабочие или исполнительные движения


1


Установочные, уравновешивающие


б


Гностические движения


2


Посредством их осуществляется воздействие на орган управления


в


Приспособительные движения


3


Направлены на познание объекта и условий труда


2. Установите соответствие


По назначению органов управления все двигательные задачи можно разделить на четыре класса.


Название операции


Основная характеристика операции


а


Операции включения, выключения и переключения


1


Точность дозировочных реакций


б


Двигательные задачи, заключающиеся в выполнении последовательного ряда повторяющихся движений, с помощью которых осуществляются операции кодирования и передачи информации


2


Моторные задачи


в


Двигательные задачи при манипулировании с органами управления для настройки аппаратуры и точной установки управляемого объекта


3


Время реакции


г


Операции слежения за изменяющимися объектами


4


Темп


3. Исключите лишнее


Управляющие движения оператора характеризуются четырьмя группами характеристик:


а) скоростными


б) пространственными


в) личностными


г) силовыми


д) точностными


4. Выберите верный ответ


Максимальный темп вращательных движений:


а) 2,0 - 2,8 об/сек


б) 3,0 - 3,8 об/сек


в) 4,0 - 4,8 об/сек


г) 5,0 - 5,8 об/сек


5. Выберите верный ответ


Человек способен реагировать на каждый сигнал только в том случае, если интервал между сигналами не менее...


а) 0,2 сек


б) 0,3 сек


в) 0,4 сек


г) 0,5 сек


6. Выберите верный ответ


Наиболее точные ощущения характерны для движений, совершаемых на расстоянии ...


а) 15-35 см


б) 36- 56 см


в) 57-77 см


г) 78-98 см


7. Выберите верный ответ


Амплитуда движений наиболее точно оценивается в пределах...


а) 3-7 см


б) 8-12 см


в) 13-17 см


г) 18-22 см


8. Выберите верный ответ


О каком типе сенсомоторной реакции идет речь?


Данная реакция заключается в ответе заранее известным простым одиночным движением на внезапно появляющийся, но заранее известный сигнал:


а) простая сенсомоторная реакция


б) сложная сенсомоторная реакция


в) реакция на движущийся объект


9. Выберите верный ответ


Количество ошибочных реакций практически не зависит от режима работы. Ошибок больше...


а) влево


б) вправо


в) вниз


г) вверх


10. Какой ввод информации в машину имеет ряд преимуществ: речевой или механический? Приведите аргументы


Тема 7. Деятельность оператора в системе "человек-машина"


7.1. Психологический анализ деятельности


Деятельность - категория социальная. Различные виды человеческой деятельности формируются и совершенствуются в процессе исторического развития общества. Деятельность любого отдельного человека включена в систему общественных отношений. Вне этих отношений она вообще не существует.


Как особый вид деятельности операторская деятельность сформировалась в связи с достижениями научно - технического прогресса, с развитием сложной техники (систем управления, систем дистанционной связи и т.п.).


Развитие техники приводит к тому, что человек постепенно освобождается от энергетических, транспортных и технологических функций; его основными функциями становятся программирование работы машин, управление ими и контроль за их работой. В современном автоматизированном производстве человек переходит от непосредственного участия в технологическом процессе к выполнению подготовительных и контрольных функций.


Такое изменение характера труда выдвигает новые требования к человеку: его профессиональным знаниям и навыкам, общей культуре, к его психологическим качествам; формируется специфический вид трудовой деятельности.


Прежде чем переходить к психологическому анализу операторской деятельности, кратко рассмотрим трудовую деятельность человека.


Трудовая деятельность человека исходит из определенных мотивов (то, что побуждает человека к деятельности) и направлена на достижение определенных целей (то, чего он стремится достигнуть в результате деятельности). Мотив есть осознанная, т.е. отраженная в сознании потребность. Человеческие потребности, а следовательно, и мотивы, развиваются в процессе исторического развития общества.


Конечной целью любой трудовой деятельности является получение некоторого полезного (и для данного человека, и для общества) результата. Но достигается эта цель поэтапно, путем решения частных задач.


Так, цель деятельности диспетчера аэропорта состоит в том, чтобы обеспечить безопасный взлет, пролет и посадку в районе данного аэропорта. Выполняя эту деятельность, он решает такие задачи, как установление связи с бортом самолета, оценка воздушной обстановки, получение информации о погоде и т.д. Каждая такая задача состоит из более мелких: просмотр расписания, наблюдение за экраном радиолокатора, запросы и т.д.


Элемент деятельности, направленной на выполнение простой текущей задачи, в психологии принято называть действием. Более детальный анализ позволяет разложить действие на составляющие его движения (когда речь идет о моторных действиях). При таком рассмотрении действие выступает как система определенным образом организованных движений (рук, ног, всего тела). Фактором, организующим движения в систему (в действие), является задача.


Деятельность человека может быть описана как система последовательно выполняемых действий. Но деятельность не есть простая сумма элементарных действий.


Следует отличать действие как элемент человеческой деятельности от операции, являющейся элементом технологического процесса. Иногда операция может выполняться человеком при помощи одного действия, иногда ее выполнение требует нескольких действий.


В роли основного регулятора действия, обеспечивая его адекватность предмету, орудиям и условиям труда, выступает оперативный образ - идеальное специализированное отражение преобразуемого в действии объекта (предмета, процесса, явлений), складывающееся по ходу выполнения конкретного действия и подчиненное задаче этого действия. Именно благодаря оперативному образу отдельные движения органов человеческого тела организуются в единую систему - действие.


Оперативный образ формируется в ходе процессов приема и переработки информации и является фактором, направляющим их течение и организацию. Важная роль в регуляции действий принадлежит сигналам обратной связи, несущим информацию о результате выполненного действия. Эти сигналы включаются в оперативный образ, корректируют его.


Итак, механизм регуляции действия представляет собой замкнутую систему (рефлекторное кольцо), включающую процессы приема и переработки информации, принятия решения и сигналы обратной связи, возникающие при выполнении действия.


Но любая трудовая деятельность человека включает и внутренние, умственные действия (действия, выполняемые в уме). Эти внутренние действия формируются на основе внешних в результате интериоризации. Внутреннее действие является свернутым и обобщенным. Решающая роль в процессе интериоризации принадлежит слову, в котором фиксируются существенные свойства предметов объективной действительности, а также способы оперирования предметами и информация о них. Существенным условием интериоризации является общение человека с другими людьми. Именно во внутреннем плане формируются программы деятельности человека.


В трудовой деятельности человека имеет место не только интериоризация действий, но и их экстериоризация, т.е. превращение внутренних действий во внешние.


Таким образом, механизм психической регуляции деятельности человека имеет сложное строение. Он включает несколько уровней:


1) уровень ощущений и восприятия;


2) уровень представлений;


3) уровень речемыслительных процессов.


Первый уровень относится к отдельным действиям. Он обеспечивает в основном регуляцию внешних действий, соответствие данного конкретного действия данным конкретным условиям, предмету и орудию труда.


Второй уровень относится также и к внутренним действиям; обобщенность представления (вторичного образа) создает возможность варьирования приемов выполнения действий и их переноса из одних условий в другие.


Третий уровень относится к внутренним действиям (к умственному плану деятельности). Благодаря тому, что в речедвигательных процессах отражаются общие и существенные связи между явлениями, этот уровень обеспечивает возможность предвидения хода событий и планирования деятельности в целом.


В реальной трудовой деятельности перечисленные уровни ее регуляции выступают в неразрывном единстве.


Однако в зависимости от конкретных задач тот или иной уровень становится ведущим. Так, при выполнении задачи слежения за движущимся объектом ведущим является первый уровень. При поиске неисправностей в аппаратуре ведущую роль берут на себя второй и третий уровни.


Нейрофизиологической основой деятельности является функциональная система. Ее теория разработана академиком П. К. Анохиным.


Принципиально структура операторской деятельности такая же, как и любой другой трудовой деятельности. Но она обладает некоторыми особенностями, определяемыми тем, что оператор не имеет возможности взаимодействовать с предметом своего труда непосредственно: информация об объекте управления передается ему через систему технических устройств. Оператор воспринимает не сам объект, а его информационную модель, манипулирует же он с органами управления.


Элементарная схема деятельности оператора может быть описана следующим образом.


Есть некоторый объект управления. Цель деятельности человека -оператора состоит в том, чтобы перевести этот объект из одного состояния в другое. На основе имеющейся в его распоряжении информации в голове человека - оператора формируется некоторый образ будущего состояния объекта управления - образ - цель (прогнозирование изменений объекта управления). Оперативный образ имеет два уровня: первый - восприятие тех физических явлений, которые выступают в роли носителей информации: положение стрелки на шкале прибора, комбинация световых пятен на экране трубки и т.д., второй - трансформация образа, отражающего показания приборов.


Воспринимая сигналы, поступающие от средств отображения информации, человек - оператор оценивает текущее состояние объекта управления, сличает ее с образом - целью, анализирует возможные способы достижения цели, принимает решение и выполняет управляющее действие. Сигналы, возникающие в результате этого действия, передаются через технические устройства к объекту управления, изменяя его состояние. Сигналы об изменившемся состоянии поступают к оператору. Он оценивает, достигнута ли цель, и в зависимости от результата оценки либо прекращает деятельность, либо выполняет новое управляющее действие: в последнем случае цикл управления повторяется.


Принятие решения связано с формированием плана, или программы, деятельности. Такая программа выступает в обобщенной форме, представляет скорее систему подзадач, чем детальный перечень всех элементов действия.


Итак, основными "психологическими составляющими" операторской деятельности является образ - цель, оперативный образ; прогнозирование хода событий, принятие решения, программа (план) действий, восприятие информации об их результатах (обратная связь).


7.2. Факторы, влияющие на операторскую деятельность


Особенности труда операторов определяются следующими тенденциями развития производства:


1. С развитием техники увеличивается число объектов, которыми необходимо управлять.


2. Развиваются системы дистанционного управления. Человек получает необходимую информацию в закодированном виде, т.е. в виде показаний счетчиков, индикаторов, измерительных приборов и т.д.


3. Основным критерием становится не физическая тяжесть труда, а его нервно - психическая напряженность.


4. Изменяются условия работы человека. Иногда оператор выполняет работу в условиях изоляции от социальной среды, в окружении приборов, и может возникнуть конфликт человека с приборами.


5. Повышение степени автоматизации производственных процессов требует от оператора высокой готовности к экстренным действиям.


Рассмотренные особенности операторского труда позволяют выделить его в специфический вид профессиональной деятельности. Особое внимание уделяется выявлению и классификации факторов, влияющих на ее эффективность.


Классификация факторов, влияющих на эффективность деятельности


человека-оператора


К субъективным факторам относятся: состояние оператора, его индивидуальные особенности (медицинские показатели, психофизиологические свойства, морально - психологические качества) и уровень подготовленности к данному виду деятельности.


Объективные факторы делятся на две группы: аппаратурные (определяемые особенностями функционирования техники) и средовые (зависящие от особенностей той среды, в которой приходится работать оператору).


Аппаратурные обеспечивают достижение заданной эффективности деятельности оператора. Выделяют факторы, связанные с организацией рабочего места; поток поступающей информации должен соответствовать способности человека по ее приему и переработке; должно быть предусмотрено наличие средств контроля за состоянием оператора, результатами деятельности и т.д.


К числу средовых факторов относятся условия внешней среды (обитаемости), объективные условия обстановки и организации деятельности оператора (режим работы и отдыха операторов, организация групповой деятельности, количество рабочих смен, возможности взаимозаменяемости и т.д.).


Объективные условия обстановки не всегда зависят от деятельности организаторов производства. К их числу относятся, например, такие факторы, как степень ответственности оператора за совершаемые действия, работа в необычных условиях, в ночное время и т. п. Основные методы нейтрализации их вредного воздействия - специальная подготовка операторов к работе в необычных условиях.


Учет факторов позволит как на стадии проектирования, так и эксплуатации систем "человек-машина" предусмотреть систему мероприятий по оптимизации операторской деятельности.


7.3. Виды деятельности оператора


Специфика деятельности оператора зависит от назначения машины, характера ее использования, степени участия и количества операторов в системе.


Классификация СЧМ проводится по нескольким признакам.


В зависимости от характера протекания процесса управления системы "человек - машина" подразделяются на детерминированные, недетерминированные и игровые.


Детерминированные системы функционируют по заранее заданному алгоритму, деятельность оператора подчинена жестким предписаниям. Оператор заранее знает, какие сигналы и в какой последовательности могут появиться на информационной модели, знает, какие действия нужно выполнить в ответ на появление того или иного сигнала. В таких системах он выполняет роль исполнителя или наблюдателя. Часто деятельность оператора характеризуется монотонностью.


В недетерминированных системах деятельность оператора протекает по заранее известным правилам, но моменты появления сигналов, сами сигналы и их последовательность заранее не известны.


Деятельность человека в этой системе более сложна, поскольку сигналы поступают в случайном порядке и не создается условий для выработки динамического стереотипа, т.е. человек должен быть постоянно готовым к срочному действию.


В игровых системах заранее не известны все возможные ситуации, которые могут возникать в процессе управления, либо число таких ситуаций настолько велико, что их заранее невозможно предусмотреть. Деятельность оператора в таких системах носит эвристический характер.


По степени непрерывности участия человека в процессе управления выделяют типы: непрерывного, смешанного, дискретного участия.


В системах первого типа технологический процесс протекает непрерывно, При нормальном течении процесса оператор только наблюдает за ходом его протекания. В случае же отклонения оператор вмешивается в него и в течение определенного промежутка времени должен восстановить нормальное течение процесса. Такие системы соответствуют высокой степени автоматизации производственных процессов и широко применяются в энергетике, в химической, металлургической промышленности. Системы такого типа требуют бдительности со стороны оператора.


Во втором случае процесс управления также носит непрерывный характер, однако деятельность оператора заключается в периодическом решении ряда задач. Такого типа системами являются различного рода системы передачи данных, системы автоматизированной связи, радиолокационные, транспортные системы и т.п.


Для систем третьего типа характерна ярко выраженная дискретность решения отдельных задач. В перерывах между ними оператор находится в состоянии ожидания и подготовки к решению очередной задачи. Примерами таких систем являются системы специального назначения, некоторые системы связи и т.п. Работа оператора совпадает по времени с работой технических устройств.


В зависимости от количества уровней управления целесообразно различать СЧМ первого, второго и т.д. порядка.


Структура СЧМ первого порядка включает одного оператора или группу операторов, выполняющих одну функцию, и одно или несколько технических звеньев.


СЧМ второго порядка состоит из двух уровней управления. Примером такой системы является управление самолетом в зоне аэропорта. Здесь первый уровень (летчик) осуществляет управление самолетом, а второй уровень (диспетчер аэропорта) руководит действиями всех летчиков, самолеты которых находятся в зоне аэропорта.


В системах второго и более высокого порядка особенно остро встает проблема организации групповой деятельности.


Характер деятельности оператора определяется типом СЧМ и способом переработки информации. Способ переработки информации может быть дедуктивным, абдуктивным или индуктивным.


При дедуктивном способе переработка информации заключается в образовании выходного сигнала по известному входному сигналу и правилам его преобразования.


Абдуктивный способ переработки информации характерен для операторов радиолокационных станций. По заложенному в опыте оператора руководящему правилу высвечивающаяся на экране точка опознается либо как сигнал, либо как помеха.


Индуктивный способ имеет место в том случае, когда для ряда событий нужно найти руководящие правила, определяющие эти события. Такой способ переработки информации является эвристическим, примером его может служить деятельность диспетчера крупного аэропорта.


В зависимости от преобладания того или иного психического процесса можно выделить следующие виды деятельности: сенсорно - перцептивную, моторную и интеллектуальную.


В сенсорно - перцептивной деятельности "центр тяжести" приходится на получение информации и ее первичную оценку. Основная задача решается в сфере восприятия, логическая обработка информации в принятия решения протекает как бы внутри восприятия, а исполнительские действия предельно упрощены. Такая деятельность характерна для операторов -наблюдателей.


Для моторной деятельности характерным является большой удельный вес исполнительских действий, в то время как восприятие информации и принятие решения подчинены этой главной задаче. Примером такой деятельности может служить деятельность телеграфистов, операторов ввода информации в ЭВМ и т.д.


Деятельность интеллектуального типа характеризуется тем, что на первый план в ней выступают функции принятия решения, логической обработки информации, производства вычислений. Такая деятельность характерна для операторов - вычислителей, диспетчеров и т.д.


В зависимости от соотношения по времени между получением информации и выполнением соответствующего управляющего действия можно различать деятельность оператора с немедленным обслуживанием и деятельность с отставленным обслуживанием.


В первом случае имеет место предъявление небольшого числа сравнительно простых сигналов, что обеспечивает одномоментное восприятие информации и немедленное исполнительское действие. Этап логической обработки и принятия решения предельно упрощен.


Во втором случае предъявленная информация имеет сложный характер. Процесс ее восприятия и оценки превращается в действие, развернутое во времени и осуществляемое в определенном порядке, т.е. по правилам. В этом случае обработка информации начинается с некоторой задержкой.


Таким образом, классификация деятельности оператора должна строиться с учетом системы оснований.


7.4. Виды операторского труда


Выделяют различные виды операторского труда, каждый из которых характеризуется своими особенностями.


Оператор - технолог непосредственно включен в технологический процесс. Он работает в основном в режиме немедленного обслуживания, преобладающими в его деятельности являются управляющие действия. Выполнение действий регламентируется обычно инструкциями, которые содержат, как правило, почти полный набор ситуаций и решений. К этому виду относятся операторы технологических процессов, автоматических линий, операторы по приему и переработке информации и т.п.


Оператор - наблюдатель (контролер) является классическим типом оператора, с изучения деятельности которого и началась инженерная психология. Важное значение для деятельности такого оператора имеют информационные и концептуальные модели, а также процессы принятия решения. Управляющие действия контролера (по сравнению с оператором первого типа) несколько упрощенны. Оператор-наблюдатель может работать в режиме отсроченного обслуживания. Такой тип деятельности является массовым для систем, работающих в реальном масштабе времени (операторы радиолокационной станции, диспетчеры на различных видах транспорта и т.д.).


Оператор - исследователь в значительно большей степени использует аппарат понятийного мышления и опыт, заложенный в концептуальную модель. Органы управления играют для него еще меньшую роль, а "вес" информационных моделей, наоборот, существенно увеличивается. К таким операторам относятся пользователи вычислительных систем, дешифровщики различных объектов (образов) и т.д.


Оператор - руководитель в принципе мало отличается от предыдущего типа, но для него механизмы интеллектуальной деятельности играют главенствующую роль. К таким операторам относятся организаторы, руководители различных уровней, лица, принимающие ответственные решения в человеко - машинных комплексах и обладающие интуицией, знанием и опытом.


Для деятельности оператора - манипулятора большое значение имеет сенсомоторная координация (например, непрерывное слежение за движущимся объектом) и моторные (двигательные) навыки. Хотя механизмы моторной деятельности имеют для него главенствующее значение, в деятельности используется также аппарат понятийного и образного мышления. В функции оператора - манипулятора входит управление роботами, манипуляторами, машинами - усилителями мышечной энергии человека (станки, экскаваторы, транспортные средства и т.п.).


Психологические качества операторов и степень их проявления могут быть дифференцированы в зависимости от вида деятельности оператора. Так, оператору - руководителю в первую очередь необходимы: высокая помехоустойчивость при восприятии слуховой и зрительной информации; способность к абстрактному мышлению, обобщению, конкретизации, мышлению вероятностными категориями; критичность мышления.


В отличие от этого требования к оператору - манипулятору будут иные. К ним относятся: высокая чувствительность и помехоустойчивость при восприятии различных видов информации, способность к устойчивой моторной работе в максимальном темпе, высокая мышечно- суставная чувствительность.


Аналогичные требования могут быть разработаны и для операторов других типов. Все их нужно учитывать при проектировании деятельности и профессиональном отборе операторов.


7.5. Количественные характеристики деятельности оператора


Человек - оператор в системе "человек - машина" характеризуется такими показателями, как быстродействие, надежность, точность и психическая напряженность своей деятельности (последнего показателя у машинной части нет).


Показателем быстродействия является время решения задачи оператором, т.е. время от момента появления сигнала до момента окончания осуществления управляющих воздействий.


Надежность деятельности оператора характеризуется обычно вероятностью правильного решения задачи.


Данные характеристики деятельности оператора зависят от способа ее выполнения, т.е. от навыков и умения оператора, а также мотивов его поведения, от изменения условий выполнения деятельности:


- "долговременная" выносливость (сопротивляемость усталости к концу дня и, особенно при монотонной работе);


- выносливость к экстренному напряжению и перенапряжению (например, при авариях необходимо выполнять максимальный объем работ за максимальные сроки);


- помехоустойчивость (устойчивость внимания);


- спонтанная отвлекаемость (устойчивость ко внутренним отвлекающим факторам, особенно в условиях пассивного наблюдения у операторов - контролеров);


- реакция на непредвиденные раздражители (в случае непредвиденного сигнала иногда наблюдается период "психической рефракторности", когда восприятие сужается и концентрируется лишь на источнике этого раздражителя, не замечая другие важные сигналы);


- переключаемость внимания (сокращение времени на "вхождение" в деятельность по выполнению новой задачи);


- устойчивость к действию факторов среды (температуре, давлению, влажности, вибрации, шуму, ускорению и т.п.).


Точность работы оператора - степень отклонения некоторого параметра, измеряемого, устанавливаемого или регулируемого оператором, от своего истинного, заданного значения. Количественно точность работы оператора оценивается величиной погрешности, которая может иметь как положительный, так и отрицательный знак. Не всегда ошибка является погрешностью. До тех пор пока величина погрешности не выходит за допустимые пределы, она не является ошибкой. Понятие погрешности важно для тех случаев, когда измеряемый или регулируемый оператором параметр представляет непрерывную величину. Так, например, можно говорить о точности определения координат самолета оператором радиолокационной станции и т.д.


В работе оператора следует различать случайную и систематическую погрешности. Проблема систематических погрешностей крайне сложна. Эти ошибки зависят как от условий работы оператора, так и от его состояния. Существенное значение имеют мотивация деятельности, эмоциональное состояние, приобретенные навыки и т.п.


7.6. Напряженность работы оператора


Специфической характеристикой оператора, не имеющей своего аналога для машинных звеньев, является напряженность его деятельности. Функциональное напряжение оператора при выполнении производственной задачи может быть отнесено к двум сторонам - энергетической и информационной. В зависимости от того, какая сторона преобладает, труд относится к физическому или умственному.


Функциональное напряжение организма при физической работе называют тяжестью труда, при умственной - напряженностью труда.


Характеристика степени тяжести труда оператора


Критерии


тяжести


Группы труда по тяжести


легкий


средний


тяжелый


очень тяжелый


╤


╤╤


╤╤╤


╤V


Мощность внешней работы или энергозатраты организма ккал/час (ккал/мин)


до 150


(до 2,5)


150-200


(2,5-4,1)


250-360


(4,1-6)


больше 360


(больше 6)


Максимальная величина перемещаемого груза, кг


до 5


6-15


16-40


больше 40


Рабочая поза


стационарное рабочее место, свободная поза


стационарное рабочее место, вынужденные наклоны до 30° от 50-100 раз в смену или нахождение в наклонном положении до 30° 10-25% времени


стационарное рабочее место, вынужденные наклоны до 30° 100-300 раз за смену или нахождение в наклонном положении до 50% времени


стационарное рабочее место, вынужденные наклоны до 30° большее 300 раз за смену или нахождение в наклонной позе до 30° более 50% времени


Рабочий пульс, уд/мин


до 80


80-100


100-120


120-140


Напряженность в работе оператора может быть двух видов - эмоциональная и операционная. Операционная напряженность возникает вследствие сложности выполняемой работы, эмоциональная - в результате действия отрицательных эмоциональных раздражителей. Напряженность труда характеризуется объемом воспринимаемой информации и определяется степенью напряжения внимания, плотностью поступающих сигналов, состоянием анализаторных систем, эмоциональным напряжением.


Характеристика степени напряженности труда оператора


Критерии


Напряженности


Группы труда по напряженности


ненапря-


женный


малонапря-


женный


напряжен-


ный


очень напряженный


╤


╤╤


╤╤╤


╤V


Внимание:


а) число производственно важных объектов одновременного наблюдения


б) длительность сосредоточенного внимания, в % к рабочему времени


в) плотность сообщений (сигналов в час)


до 6


до 25


до 75


до 10


до 50


до 175


до 25


до 75


до 300


более 25


более 75


свыше 300


Эмоциональное напряжение


работа по индивидуальному плану


работа по установленному плану с возможной корректировкой в процессе деятельности


работа в условиях дефицита времени с повышенной ответственностью


личный риск, ответственность за безопасность других


Сменность


утренняя, 7-8 часов


2 смены, без ночной


3 смены,


с ночной


нерегулярная сменность с ночной работой


Интеллектуальная напряженность


нет необходимости принимать решение


решение простых альтернативных задач по инструкции


решение сложных задач по алгоритму


творческая деятельность


Монотонность:


а) число элементов в операции


б) продолжительность выполнения повторяющихся операций, сек.


до 10


более 100


10-7


100-46


6-3


45-21


3-2


20-2


Оценка напряженности в работе оператора может производиться с использованием предельно допустимых норм деятельности, под которыми понимаются максимальные значения некоторых параметров. Выход за пределы может привести к нежелательным последствиям в работе или состоянии оператора. Предельно допустимые нормы могут быть введены по отношению к следующим показателям: а) физиологическим параметрам работающего человека; б) параметрам информационной нагрузки оператора.


Помимо величины нагрузки, существует ряд дополнительных или способствующих развитию утомления факторов. Сами по себе они не ведут к развитию утомления, однако, сочетаясь с действием основного фактора, способствуют более раннему и выраженному наступлению утомления. Эти факторы можно разбить на три большие группы: 1) микроклимат, 2) использование техники, 3) нарушение режима труда и отдыха.


К первой группе относятся: пониженное содержание кислорода во вдыхаемом воздухе, повышенное содержание углекислого газа, высокая температура среды, повышенная влажность, изменение барометрического давления и т. п.


Наибольшим разнообразием характеризуется вторая группа. Среди причин, входящих в эту группу, следует назвать изменение состава воздуха - загрязненность его различными газами (например, продуктами неполного сгорания топлива и др.); действие механических сил, ведущих к вибрации, тряске, ускорениям, воздействие электромагнитных колебаний, шумов и ультразвука, изменение освещенности, неудобство рабочей позы и многое другое.


К третьей группе относятся факторы, связанные в основном с нарушением режима труда и отдыха: недостаточность времени для восстановления сил после утомления, неправильное использование перерывов между работой, непродуманное планирование работы и отдыха.


На развитие утомления сильно влияют эмоциональные факторы.


Как физиологический критерий напряжение организма само по себе еще не может дать исчерпывающей информации о функциональном состоянии оператора в процессе работы.


Весьма плодотворными в этом плане могут оказаться попытки измерения не самой напряженности работы, а внешних факторов условий труда, т.е. измерения степени операционной напряженности. Согласно такому подходу, о напряженности работы оператора в СЧМ судят по величине отклонений условий труда от нормальных.


Наибольшее влияние на результаты деятельности оператора оказывает характер поступающего к нему информационного потока. Оценивают: коэффициент загруженности, период занятости, длину очереди, время пребывания информации на обработке, скорость поступления информации.


Возможные изменения физиологических показателей


работающего человека


Изменение физиологических


показателей


Условные обозначения


оптималь-


ная


допус-


тимая


недопустимая


Увеличение частоты сердцебиений по отношению к норме...


Нарушение ритмичности сердцебиений...........................


Изменение кровяного давления (мм рт. ст.):


верхнего................................


нижнего................................


Изменение частоты дыхания (цикл/мин) .........................


4-16


нет


до 15


до 10


12-18


17-28


нет


15-30


10-15


19-30


более 28


есть


более 30


более 15


более 30 с выраженными изменениями ритма


Среди видов утомления следует специально указать на один специфический вид, возникающий при отсутствии деятельности. Оно довольно часто встречается в современном производстве у специалистов, деятельность которых связана с приемом нерегулярно и неожиданно поступающей информации, т.е. работающих в режиме ожидания. Этот вид утомления занимает промежуточное место между общим и умственным утомлением.


Чувство усталости у этих специалистов частично обусловлено статической рабочей позой, хотя в основном определяется развитием сенсорной напряженности.


Из физиологии труда известно, что при операторской деятельности около 25% рабочего времени должно быть предоставлено человеку для отдыха. Время непрерывной работы не должно превышать 15 минут.


Появление напряженности может быть вызвано и наличием очереди в обработке информации. Такое возможно, когда новая информация поступает до окончания обработки ранее поступившей информации.


На деятельность оператора влияет и длина очереди. Если ее значение превышает объем оперативной памяти, то возможны случаи пропуска сигналов оператором. Ее среднее значение должно быть несколько меньше и не превышать трех сигналов одновременно.


На деятельность оператора оказывает влияние скорость поступления информации. Эта скорость не должна превышать пропускной способности оператора (обычно не превышает 30 дв. ед./сек).


7.7. Алгоритмическое описание деятельности оператора


Метод алгоритмического описания процессов управления опирается на положение о том, что всякое управление производится при помощи переработки информации, которая осуществляется по соответствующим правилам - алгоритмам.


Единицами являются действия, простые или сложные, но имеющие законченность в деятельности оператора. К их числу относятся, например, считывание показаний с прибора, осуществление вычислительных операций, включение тумблеров и т.д.


Оперативные единицы могут быть двух видов. Во - первых, это логические условия (образ, понятие, суждение), которые фигурируют как информационные единицы в процессе формирования или выбора условий; во - вторых, "операторы", т.е. те или иные действия человека. Рабочий процесс рассматривается как совокупность элементарных оперативных единиц переработки управляющей информации.


Вопросы и задания


1. Дайте определение понятиям: мотив, деятельность, действие, операция


2. Выберите правильный ответ


... уровень психической регуляции деятельности человека относится к отдельным действиям. Он обеспечивает в основном регуляцию внешних действий, соответствие данного конкретного действия данным конкретным условиям, предмету и орудию труда:


а) уровень ощущений и восприятия


б) уровень представлений


в) уровень речемыслительных процессов


3. Выберите правильный ответ


... уровень психической регуляции деятельности человека относится также и к внутренним действиям; обобщенность представления (вторичного образа) создает возможность варьирования приемов выполнения действий и их переноса из одних условий в другие:


а) уровень ощущений и восприятия


б) уровень представлений


в) уровень речемыслительных процессов


4. Перечислите основные особенности труда операторов в условиях современного развития производства


5. Выберите правильный ответ


К субъективному фактору, влияющему на эффективность деятельности человека-оператора, НЕ относится...


а) состояние оператора


б) индивидуальные особенности


в) организация рабочего места


г) уровень подготовленности к данному виду деятельности


6. Выберите правильный ответ


В зависимости от характера протекания процесса управления системы "человек-машина" подразделяются на типы.


В ... системах заранее не известны все возможные ситуации, которые могут возникать в процессе управления, либо число таких ситуаций настолько велико, что их заранее невозможно предусмотреть. Деятельность оператора в таких системах носит эвристический характер:


а) детерминированных системах


б) недетерминированных системах


в) игровых системах


7. Выберите правильный ответ


По степени непрерывности участия человека в процессе управления выделяют соответствующие типы.


При нормальном течении процесса оператор только наблюдает за ходом протекания. В случае же отклонения оператор вмешивается в него и в течение определенного промежутка времени должен восстановить нормальное течение процесса. Системы ... типа требуют бдительности со стороны оператора:


а) непрерывного типа


б) смешанного типа


в) дискретного типа


8. В зависимости от количества уровней управления различают СЧМ первого, второго, третьего и т.д. порядка. Приведите примеры


9. Выберите правильный ответ


Характер деятельности оператора определяется типом СЧМ и способом переработки информации.


... способ переработки информации характерен для операторов радиолокационных станций. По заложенному в опыте оператора руководящему правилу высвечивающая на экране точка опознается как сигнал либо как помеха:


а) дедуктивный


б) абдуктивный


в) индуктивный


10. Выберите правильный ответ


В зависимости от преобладания того или иного психического процесса можно выделить разнообразные виды деятельности.


На первый план в ... деятельности выступают функции принятия решения, логической обработки информации, производства вычислений. Такая деятельность характерна для операторов-вычислителей, диспетчеров:


а) сенсорно - перцептивной


б) моторной


в) интеллектуальной


11. Дайте определение понятий


Человек-оператор в системе "человек-машина" характеризуется показателями: быстродействия, надежности, точности, психической напряженности


12. Установите соответствие


Возможные изменения физиологических показателей работающего человека. Увеличение частоты сердцебиения по отношению к норме...


а


Оптимальная


а


более 28


б


Допустимая


б


4-16


в


Недопустимая


в


17-28


13. Выберите правильный ответ


При операторской деятельности около...рабочего времени должно быть предоставлено человеку для отдыха:


а) 10%


б) 15%


в) 20%


г) 25%


Тема 8. Функциональные состояния оператора


8.1. Эмоциональные состояния оператора


Условия, в которых приходится работать оператору, весьма разнообразны. Иногда приходится работать при повышенном и при пониженном атмосферном давлении, при высоких и низких температурах, в условиях кислородного голодания, в условиях длительной изоляции от привычной социальной среды и т.д.


Под эмоциональным возбуждением понимают состояние, характеризующееся активизацией различных функций организма, повышением готовности к различным неожиданным действиям в ответ на эмоциогенные факторы, но преимущественно вне связи с какими-либо целенаправленными волевыми актами.


Под эмоциональным напряжением понимают состояние, характеризуемое активацией различных функций организма в связи с конкретными действиями, с выполнением активной целенаправленной деятельности или подготовкой к ней, а также с ожиданием какой-либо опасности.


Стресс (повышенная напряженность) - эмоциональное состояние, характеризующееся временным понижением устойчивости различных психических функций (памяти, внимания и др.), координации движений и работоспособности. Стресс является весьма неблагоприятным состоянием, особенно для оператора.


В эмоциональном напряжении исключительное значение принадлежит его психическим компонентам. Это подтверждается тем обстоятельством, что напряжение возникает у человека при попадании в трудные, экстремальные условия, возникающие при умственной и эмоциональной перегрузке, при смене стереотипа действий, условий работы, среды обитания, в случае появления реальной или мнимой угрозы для здоровья или жизни и зависит от особенностей личности человека, его моральных, интеллектуальных и характерологических качеств.


Любое психическое состояние связано с изменением всего организма и может быть описано системой взаимосвязанных параметров. Важнейшими среди них являются:


поведенческие (поза, мимика и пантомимика, характер двигательной активности), речевое поведение (интонация, структура речи и т.д.);


коммуникативно-поведенческие (стиль и характер общения с другими людьми);


вегетативные (реакции сердечнососудистой и дыхательной систем, внутренних органов ит.д.);


биохимические (обмен веществ, ферментные и эндокринные реакции).


Важное значение при анализе состояния имеет субъективная сторона - переживания, чувства.


Психическое напряжение, как один из основных видов психических состояний, возникающих в процессе труда, сопровождается мобилизацией нервно - психической деятельности, направленной на поддержание тонуса организма и обеспечение оперативной готовности, что необходимо для нормального протекания трудового процесса в данных условиях.


Любая ответственная и опасная ситуация неизбежно вызывает эмоциональное напряжение. В поведении человека появляется общая собранность, повышенная бдительность, ускоряются процессы мышления, улучшается концентрация и переключение внимания, повышается физическая работоспособность и т.д. Происходят сложные вегетативно - соматические и биохимические изменения: увеличивается выделение гормонов, улучшаются показатели сердечно - сосудистой деятельности, внешнего дыхания и т.п.


Вместе с тем механизм эмоциональной стимуляции имеет предел, превышение которого сопровождается дезинтеграцией физиолого-биологических процессов, нарушением психической деятельности и поведения человека. Именно превышение этого предела и создает стресс.


Эмоции представляют собой психофизиологическое состояние организма, имеющее ярко выраженную субъективную окраску.


Отрицательные эмоции имеют свои отличительные особенности: повышенную способность к генерализации по нервному субстрату; длительную задержку метаболических сдвигов на основе гуморальных факторов (адреналин, норадреналин, тироксин и др.).


Частые длительные отрицательные эмоции могут оказывать неблагоприятное влияние на общее функциональное состояние организма и отрицательно сказываться на состоянии здоровья человека, а также закрепляться в организме по принципу "застойного" состояния.


Состояние эмоционального напряжения операторов может протекать или с преобладанием процессов возбуждения, или с преобладанием тормозных реакций. В соответствии с этим выделяют две формы состояния эмоционального напряжения: возбудимый и тормозной типы.


Тормозной тип эмоционального напряжения характеризуется скованностью, однообразной позой, угловатостью и замедленностью движений, резким напряжением мимической мускулатуры, повышенной прикованностью внимания к основному доминирующему объекту с понижением порога восприятия других раздражителей. При этом обследованные операторы не реагировали на слабые раздражители, не замечали действий окружающих.


Возбудимый тип эмоционального напряжения проявляется в гиперактивности, суетливости, многословности, легкой отвлекаемости внимания, ускоренном течении процессов мышления, быстрой смене решений в сочетании с поверхностной оценкой ситуации. В обращении с окружающими обнаруживаются элементы раздражительности, резкости, обидчивости и настороженности. У некоторых расторможенность протекает в сочетании с неестественной веселостью при отсутствии контакта с окружающими. При работе на пультах управления возбуждение и расторможенность обнаруживались в не предусмотренных по обстановке действиях: при переключении рычагов управления, выключении - включении контрольных приборов, в частой перепроверке своих действий и т.п.


Возбудимые и тормозные формы эмоционального напряжения, как правило, сочетаются с различными вегетативно - сосудистыми реакциями: учащаются сердечные сокращения и дыхание, повышается кровяное давление, изменяется окраска лица, появляется обильный пот, "гусиная кожа", жажда, чувство тяжести в области сердца, частые позывы к мочеиспусканию.


Крайние степени запредельных форм эмоционального напряжения по своим проявлениям сходны с картиной нарушения психической деятельности. При этом часто ведущим расстройством является сужение объема внимания и диапазона движений вплоть до полного прекращения всякой деятельности.


К основным причинам, способствующим развитию запредельных форм эмоционального напряжения у операторов, относятся: психологическая неподготовленность к работе (отсутствие волевой установки, слабая тренированность, неуверенность в своих силах и в обслуживаемой технике и т.п.); физическое или психическое утомление различного происхождения, предшествующее выполнению операторской деятельности; необычные условия обитания, отрицательно влияющие на трудовую активность оператора.


Эмоциональное напряжение оператора после выполнения высокоответственной работы, как правило, сопровождается психическим истощением (функциональной астенией). При обследовании отмечались ухудшение памяти, затруднения в распределении и переключении внимания, ошибки восприятия, эмоциональная неустойчивость.


Эмоциональное напряжение в нормальных формах помогает оператору в решении профессиональных задач, так как при этом происходит мобилизация резервов организма.


8.2. Показатели напряженности оператора


Состояние эмоционального напряжения в экстремальных условиях характеризуется изменением ряда объективных показателей: вегетативных, мышечно - двигательных и биохимических.


При состоянии эмоционального напряжения происходят изменения функций нервной системы, отражающиеся на сердечно - сосудистой системе, на показателях внешнего дыхания, на кожно - гальванической реакции, потоотделении и т.д.


Наиболее простым и надежным показателем психической напряженности является повышение напряжения сердечно - сосудистой системы. Важную роль в учащении сердечных сокращений и повышении систолического давления играет эмоциональный фактор. В моменты выраженного эмоционального напряжения частота сердечных сокращений может достигать 170-180 ударов в минуту, а величина систолического давления - 180-190 мм рт. ст.


При эмоциональной напряженности, вызванной дефицитом времени, трудностью выполнения задания, помехи и т.д., частота дыхательных движений возрастает, доходя в отдельных случаях до 40-60 движений в минуту. Причем это учащение сопровождается уменьшением глубины дыхания, а также укорочением фазы выдоха относительно фазы вдоха. Наиболее информативными являются следующие показатели: частота дыхательных движений, соотношение глубин вдоха и выдоха, амплитуда дыхательных волн, а также задержки дыхания.


Чувствительным показателем вегетативных сдвигов организма оператора, вызываемых эмоциональным напряжением, является кожно-гальваническая реакция. Среди других сдвигов можно наблюдать изменение температуры разных участков кожи, увеличение миганий глаз.


В состоянии эмоционального напряжения у оператора наблюдается нарушение дозировки усилий. У некоторых это выражается в мышечном напряжении, а у других - в мышечной слабости. В условиях эмоционального возбуждения при дефиците времени происходит изменение дозировки усилия в сторону увеличения, а у эмоционально неустойчивых лиц, кроме того, плавные движения заменяются резкими.


8.3. Утомление оператора


Приспособление психофизиологических функций к рабочей деятельности обеспечивает высокий уровень работоспособности и соответствующее качество труда. Внешним выражением приспособления организма к работе является изменение физиологических показателей работоспособности, которые устанавливаются на определенный отрезок времени, соответствующий периоду высокой работоспособности (в течение 2-3 часов на протяжении рабочей смены).


Параллельно с показателями работоспособности изменяются и показатели производительности труда. На протяжении рабочей смены отмечается период врабатывания (около 0,5 -1,0 ч.) и период высокой работоспособности (1-2 часов). В конце рабочего дня, а также перед обеденным перерывом отмечается снижение работоспособности, которая объясняется развитием утомления.


Нередко динамика работоспособности (врабатывание, поддержание высокого уровня работоспособности, утомление) развивается дважды на протяжении рабочего дня: в первой (дообеденной) и во второй (послеобеденной) половине рабочего дня. Динамика работоспособности изменяется в течение недели: наивысшая работоспособность приходится на 2-й, 3-й и 4-й день работы, в последующие дни она понижается. В понедельник работоспособность понижена вследствие врабатываемости.


Тяжесть и утомительность различных видов труда определяются следующими факторами: 1) затратой физических усилий, 2) напряжением внимания, 3) темпом работы, 4) рабочим положением, 5) монотонностью труда, 6) температурой и влажностью внешней среды, 7) запыленностью и загрязненностью воздуха, 8) шумом, 9) вибрацией, вращением и толчками, 10) освещением.


Статическая физическая нагрузка ведет к большему развитию утомления, чем динамическая, причем субъективное ощущение усталости в этом случае выражено особенно отчетливо. Время наступления утомления и его выраженность зависят от степени интенсивности нагрузки следующим образом: при увеличении интенсивности нагрузки утомление наступает раньше, при уменьшении интенсивности нагрузки время наступления утомления не изменяется (в последнем случае производительность труда снижается). Существует оптимальная интенсивность нагрузки, при которой утомление развивается медленнее всего.


Необходимо учитывать факторы, сочетание которых способствует более раннему и выраженному наступлению утомления: 1) микроклимат (содержание кислорода во вдыхаемом воздухе, повышенное содержание углекислого газа, высокая температура среды, повышенная влажность, изменение барометрического давления и т.п.); 2) использование техники (загрязненность воздуха продуктами сгорания топлива; действие механических сил, ведущих к вибрации, тряске; воздействие электромагнитных колебаний, шумов и ультразвука изменение освещенности и др.); 3) нарушение режима труда и отдыха (неправильное использование перерывов между работой, непродуманное планирование работы и отдыха.


Среди видов утомления следует указать на специфический вид, возникающий при отсутствии деятельности. Он встречается у специалистов, деятельность которых связана с приемом нерегулярно и неожиданно поступающей информации, т.е. работающих в режиме ожидания. Этот вид утомления занимает промежуточное место между общим и умственным утомлением. Чувство усталости у этих специалистов частично обусловлено статической рабочей позой, хотя в основном определяется развитием сенсорной напряженности.


Существует еще одна специфическая форма изменения функционального состояния оператора, в меньшей степени связанная с физическими характеристиками. Это в основном реакция организма оператора на информационную структуру системы. Такая форма изменения функционального состояния называется специфической напряженностью.


Динамика работоспособности, динамика утомления являются неспецифическими проявлениями организма, общей реакцией на интенсивность и экстенсивность рабочей деятельности, в то время как состояние специфической напряженности зависит от структуры и содержания потока информации в СЧМ.


В связи с этим основным критерием оценки специфической напряженности является критерий адекватности. Состояние адекватной мобилизации - это такое состояние оператора, которое является оптимальным или близким к оптимальному для данных условий работы человека, включенного в конкретную систему управления. Выраженность этого состояния зависит от объема информации, ее плотности и экстенсивности, от семантической значимости информации, характера кодирования, наличия шума, особенностей управляемой системы. Чем больше требуемое состояние отличается от состояния оперативного покоя, тем больше выражена активная мобилизация.


Состояние адекватной мобилизации характеризуется минимальным числом ошибок в работе и выбором оптимального алгоритма деятельности.


В тех случаях, когда предъявляемые к организму требования находятся на пределе его физиологических возможностей или превышают их, наблюдается переход состояния адекватной мобилизации в состояние динамического рассогласования. Но оно может возникнуть и при небольшой информационной нагрузке, когда имеются различного рода эмоциональные сдвиги, особенно связанные с малым навыком в работе.


При динамическом рассогласовании нарушается уровень работы по восприятию информации. О таком состоянии свидетельствуют большие сдвиги вегетативных реакций, появление дополнительных реакций, в частности потоотделения, расширение сосудов кожи, нарушение мышечного баланса и др. Это состояние важно для оценки работы специалиста, поскольку оно сопровождается выраженными нарушениями работоспособности и появлением большого числа ошибок, лишними действиями, увеличением времени работы, вплоть до отказа от работы.


В основу классификации работ по степени тяжести физического или по напряженности умственного труда в настоящее время принимают градацию степени утомления по виду кривой работоспособности.


У здорового, опытного оператора кривая работоспособности в норме состоит из трех периодов - быстрого протекания врабатывания, продолжительной устойчивой работоспособности и короткого снижения работоспособности в последние час - полчаса работы - этот вид труда относится к ╤ степени утомления и к ╤ категории тяжести и напряженности.


Нарушения силовых отношений в нервной деятельности, утрата плавности динамики работоспособности в период врабатывания, раннее наступление утомления, уменьшение производительности труда характеризуют ╤╤ степень утомления и соответствуют ╤╤ категории тяжести и напряженности труда.


К ╤╤╤ степени утомления и соответственно к ╤╤╤ категории тяжести и напряженности труда предлагается относить трудовые действия, характеризующиеся значительным нарушением координационной функции центральной нервной системы в связи с накоплением следов утомления. Это состояние приобретает застойный характер и переходит в переутомление. Могут нарушаться привычные рабочие движения, падает производительность труда, растет количество бракованных изделий.


Биологическим критерием тяжести и напряженности труда, кроме утомления, является заболеваемость работающих.


Характер заболеваемости соответствует условиям труда: болезни органов дыхания (хронический бронхит, эмфизема легких, пневмосклероз и др.), легочно - сердечная недостаточность, заболевания нервно - мышечного аппарата (радикулиты, нейромиозиты).


Наиболее эффективные средства предупреждения утомления при работе на производстве - это средства, нормализующие активную трудовую деятельность человека. Уменьшение плотности рабочего времени, наличие простоев на протяжении рабочего дня могут ускорить развитие утомления. Исключение простоев, ритмизация труда, правильный режим труда и отдыха являются важным условием поддержания высокого уровня работоспособности. Режим труда и отдыха должен основываться на тщательном изучении динамики работоспособности.


Элементами рационального труда и отдыха является производственная гимнастика, психофизиологическая разгрузка. В основе производственной физкультуры лежит феномен активного отдыха, описанный И. М. Сеченовым: утомленные мышцы лучше отдыхают при работе других мышечных групп. Задачей производственной физкультуры является возобновление рабочего стереотипа в начале смены и сохранение его в течение рабочего дня. С этой целью применяется вводная гимнастика (5-7 мин.), физкульт-паузы (по 5-10 мин 1-4 раза в смену) и физкультурные минутки (2-3 мин).


Для снятия усталости и нервно - психологического напряжения используются специально оборудованные помещения, где эффект психоэмоциональной разгрузки достигается за счет интерьера помещения, функциональной музыки, аутогенной тренировки, дыхательной гимнастики, использования фармакологических препаратов, повышающих работоспособность (глюкозы, витамина С, женьшеня, желтого сахара, аналептиков (стрихнин, секуринин, кофеин, в том числе напитков чая или кофе)).


Вопросы и задания


1. Дайте определения понятий


Эмоциональное возбуждение, эмоциональное напряжение, стресс


2. Исключите неточный ответ


Любое психическое состояние связано с изменением всего организма и может быть связано системой взаимосвязанных параметров:


а) поведенческий


б) коммуникативно-поведенческий


в) вегетативный


г) биохимический


д) когнитивный


е) речевое


3. Выберите верный ответ


Ярко выраженные реакции сердечно-сосудистой и дыхательной систем, внутренних органов и т.д.- характеристика...параметра, связанного с изменением организма:


а) поведенческого


б) коммуникативно-поведенческого


в) вегетативного


г) биохимического


д) когнитивного


е) речевого


4. Выберите верный ответ


... тип эмоционального напряжения характеризуется скованностью, однообразной позой, угловатостью и замедленностью движений, резким напряжением мимической мускулатуры, повышенной прикованностью внимания к основному доминирующему объекту с понижением порога восприятия других раздражителей. При этом обследованные операторы не реагировали на слабые раздражители, не замечали действий окружающих:


а) тормозной


б) возбудимый


в) запредельная форма


5. Перечислите основные причины, способствующие развитию запредельных форм эмоционального напряжения у операторов


6. Исключите неточный ответ


Состояние эмоционального напряжения в экстремальных условиях характеризуется изменением ряда объективных показателей:


а) вегетативных


б) мышечно-двигательных


в) биохимических


г) интеллектуальных


7. Исключите неверный ответ


Тяжесть и утомительность различных видов труда определяются следующими факторами:


а) затратой физических усилий


б) напряжением внимания


в) разнообразием труда


г) температурой и влажностью внешней среды


д) освещением


8. Выберите верный ответ


Быстрое протекание врабатывания, продолжительная устойчивая работоспособность и короткое снижение работоспособности в последние час-полчаса работы - этот вид труда относится к....степени и к ...категории тяжести и напряженности:


а) 1-2 г) 2-2


б) 1-1 д) 3-2


в) 2-1 е) 3-3


9. Выберите верный ответ


Нарушения силовых отношений в нервной деятельности, утрата плавности динамики работоспособности в период врабатывания, раннее наступление утомления, уменьшение производительности труда характеризуют ...степень утомления и соответствуют...категории тяжести и напряженности труда:


а) 1-2 г) 2-2


б) 1-1 д) 3-2


в) 2-1 е) 3-3


10. Выберите верный ответ


Трудовые действия, характеризующиеся значительным нарушением координационной функции центральной нервной системы в связи с накоплением следов утомления. Это состояние приобретает застойный характер и переходит в переутомление. Могут нарушаться привычные рабочие движения, падает производительность труда. Растет количество бракованных изделий:


а) 1-2 г) 2-2


б) 1-1 д) 3-2


в) 2-1 е) 3-3


Раздел 3. Инженерная психология и Проектирование


систем "человек - машина"


Тема 9. Проектирование средств отображения информации


9.1. Классификация и общие инженерно-психологические


требования к средствам отображения информации


С помощью средств отображения информации (СОИ) человек-оператор получает информацию о состоянии объекта управления.


Оптимальное проектирование средств отображения информации имеет своей конечной целью обеспечение для человека возможности своевременного получения необходимой информации, ее анализа, логической обработки и принятия в результате этого нужного решения по управлению.


Классификация средств отображения информации


По модальности сигнала: визуальные, акустические, тактильные.


По функции выдаваемой информации: целевые (командные), ситуационные. Первые дают сведения о необходимых действиях (командные табло "Идите", "Стойте" и т.п.). Ситуационные индикаторы обрисовывают ситуацию так таковую, например, датчик температуры в доменной печи или счетчик числа оборотов двигателя.


По способу использования показаний СОИ разделяются на группы: для контрольного чтения (с помощью таких индикаторов оператор решает задачу - работает машина или нет, в норме или нет какие-либо параметры; для качественного чтения (индикаторы дают информацию о направлении изменения управляемого параметра, например, возрастает он или падает; для количественного чтения (индикаторы передают информацию в виде численных значений).


По форме сигнала: абстрактные (сигналы передаются в виде символов, геометрических фигур) и изобразительные (изображения - схематизация, детализация), цифровые, буквенные, фигурные СОИ.


По степени детализации: интегральные и детальные. На интегральных индикаторах информация выдается оператору в обобщенном виде - график, вычерчиваемый в реальном масштабе времени в пределах зоны допустимых отклонений. По положению рабочей точки относительно границ оператор может определить момент своего вмешательства в процесс протекания.


СОИ должна удовлетворять трем важнейшим требованиям:


- по содержанию она должна адекватно отображать объекты управления и окружающую среду;


- по количеству информации - обеспечивать оптимальный информационный баланс и не приводить к дефициту или перегрузке информацией;


- по форме и композиции должна соответствовать задачам оператора по управлению и его психофизиологическим возможностям по приему и переработке информации.


Рассмотрим способы удовлетворения этим требованиям.


1. Для отображения состояния отдельных объектов используются разнообразные элементы индикации.


Как правило, латентный период реакции на изображение короче, чем на символ. Среднее время реакции на предмет - 0,4 сек; на цветной рисунок - 0,9 сек; на символ (слово) - 2,8 сек. Даже частичное подобие сигнала объекту повышает скорость декодирования.


2. Соответствие скорости выдаваемой СОИ информации пропускной способности оператора. Для уменьшения перегрузки необходимо:


- сократить поток информации до минимума;


- предусмотреть возможность фильтрации информации;


- сохранять на индикаторе информацию по желанию оператора на необходимое время.


Недогрузка оператора вызывает ослабление внимания, что приводит к потере ритма и ошибкам. Для уменьшения недогрузок необходимо:


- сократить время формирования изображения;


- обеспечить достаточную интенсивность потока информации;


- ограничить площадь размещения информации;


- обеспечить оператору возможность контроля за правильностью своих действий.


3. Соответствие СОИ возможностям оператора по приему и переработке поступающих сигналов.


Расположение приборов и индикаторов должно проводиться с учетом размеров поля зрения человека, размеры отдельных символов должны быть не менее 35 мм.


Должны учитываться особенности памяти и оперативного мышления. Важно соблюдать последовательность организации внимания: расположение элементов модели должно соответствовать наиболее вероятной последовательности изменений состояний управляемых объектов. Следует стремиться к максимальной разгрузке оперативной памяти.


Для выполнения последнего требования необходимо:


а) использовать код, максимально ассоциируемый с жизненным опытом человека (красный цвет обычно обозначает опасность);


б) иметь на рабочем месте инструкцию;


в) предусмотреть (в аварийных ситуациях) возможность "подсказки" оператору его дальнейших действий;


г) количество одновременно воспринимаемой оператором информации и длительность ее сохранения не превышали возможности оперативной памяти человека.


9.2. Инженерно-психологические требования к отдельным видам


зрительной индикации


В абстрактных СОИ, представляющих оператору информацию в виде сигналов - символов, используются три основные формы зрительной индикации: стрелочная, знаковая, графическая. Рассмотрим основные требования, предъявляемые к каждому из этих видов индикации.


Стрелочная индикация.


Большое влияние на считывание показаний оказывают отдельные элементы стрелочного прибора: шкалы, стрелки, цифры, штрихи, расстояния между отметками и т.п.


Установлено, что шкалы приборов, несущих важную информацию, должны иметь диаметр 120-130 мм, менее важную - 70-80 мм, а остальные - 50 мм. Время чтения показаний приборов зависит от "перепадов" расстояний между ними по глубине (от разницы расстояний до глаз). Так, при переносе взора с прибора, расположенного на расстоянии 66 см от глаза, на прибор, расположенный на расстоянии 99 см, время чтения показаний увеличивается на 5-14%. А при переносе взора с первого прибора (66 см от глаза) на прибор, отстоящий на 114 см, время чтения увеличивается на 8-21%.


Знаковая индикация.


Видимость цифр на электролюминесцентном индикаторе зависит от яркости их свечения и внешней освещенности.


Графическая индикация.


Глазомерная оценка длины сплошной линии весьма неточна. При замене сплошной линии на штриховую задача глазомерной оценки длины упрощается (количество штрихов умножается на цену деления). Точность определения увеличивается, если штрихи объединяются в группы.


9.3. Способы кодирования информации


Применительно к деятельности оператора (передаче информации человеку) кодированием называется способ представления информации с помощью условных символов. Оптимальным является такой способ кодирования, который обеспечивает максимальную скорость и надежность приема информации человеком.


Задача оптимального кодирования заключается в правильном выборе категории кода, длины алфавита сигналов, уровня кодирования, доминирующего признака, а также в рациональной компоновке сигналов в группе.


Выбор категории кода зависит от особенностей оперативной памяти человека, особенностей объекта, о котором передается информация оператору. Скорость и точность различения и опознания будет тем выше, чем более похож отображаемый символ на реальный объект.


При выборе кода необходимо учитывать и привычные ассоциации человека, его жизненный и профессиональный опыт. Красный ассоциируется с опасностью, желтый - с необходимостью получения предупреждения, зеленый - со спокойной обстановкой и т.д.


Длиной алфавита сигналов называется возможное количество различных элементов внутри данной категории кодирования. Допустимая длина алфавита определяется возможностями оперативной памяти человека (4-6).


Скорость и точность восприятия снижается при увеличении степени сложности знаков. Наилучшими по показателям точности и скорости опознания оказываются не простые, а средние по сложности знаки, т. к. имеют необходимые опознавательные признаки.


9.4. Инженерно-психологические требования к акустическим


индикаторам


Большая часть информации (около 90%) поступает к оператору в виде зрительно воспринимаемых сигналов. Звуковые индикаторы целесообразно применять в следующих случаях:


- если информация, подлежащая обработке, простая, краткая и требует немедленной реакции;


- если применение визуальной индикации ограничивается информационной перегрузкой оператора или условиями его работы (дым, туман, водяные пары и т.п.);


- если нужно предупредить оператора о поступлении последующего сигнала;


- если необходима или желательна голосовая связь.


Акустические сигналы могут передаваться или в форме определенных звуков, являющихся кодом, или в речевой форме.


Источниками звуковых сигналов могут быть гудки, сирены, свистки.


Речевые сигналы имеют предпочтение перед звуковыми в случаях, когда: сообщение сложное; необходимо иметь возможность опознать источник сообщения; оператор специально не натренирован понимать значение закодированных сигналов; необходим быстрый двусторонний обмен информацией; сообщение относится к будущему времени и требует подготовительных операций. Речевые сигналы часто используются в качестве сигналов предупреждения.


Сравнительная характеристика слуховой и зрительной форм


представления информации


Условия применения акустической индикации


Условия применения зрительной индикации


Сообщение простое


Сообщение короткое


Сообщение не будет связано с последующими сообщениями


В сообщении речь идет о событиях, совершающихся во времени


Сообщение требует немедленного действия


Зрительная система оператора перегружена


Пункт получения сообщения слишком ярко освещен или необходима полная темновая адаптация


Работа оператора требует постоянного передвижения


Сообщение сложное


Сообщение длинное


Сообщение будет связано с последующими сообщениями


В сообщении речь идет о положении в пространстве


Сообщение не требует немедленного действия


Слуховая система оператора перегружена


На пункте получения сообщения слишком шумно


Работа оператора позволяет ему оставаться на одном месте


9.5. Построение систем отображения информации


Разработка системы отображения информации включает определение: какую информацию выдавать человеку и в какой форме это лучше всего делать.


В более развернутом плане решение этих задач заключается в следующем:


1. Психологический анализ деятельности оператора в СЧМ и определение информации, необходимой ему для выполнения заданных функций.


2. Согласование интенсивности потока сигналов с реальной производительностью оператора с целью достижения наивысшей эффективности системы путем подбора специального алгоритма работы информационной системы.


3. Выбор конкретных типов отдельных средств отображения информации по существующей классификации.


4. Составление инженерно-психологических требований к системе отображения информации в целом и ее отдельным элементам.


5. Композиционное и цветовое решение системы отображения информации.


6. Оценка и сравнение полученных вариантов на основе объективных компонентов.


Работа по решению всех задач создания систем отображения включает в себя несколько фаз, последовательно протекающих во времени.


На первой:


- анализ процессов управления, определение целей, назначения и условий работы системы "человек - машина";


- построение оптимальной иерархической структуры оперативного и диспетчерского управления;


- анализ функций, для которой разрабатывается данная система отображения информации.


На второй - разработка системы отображения информации. Прорабатываются вопросы: как распределятся функции между человеком и автоматическими устройствами, выбираются показатели оценки эффективности СЧМ.


Целью третьей фазы является разработка технического задания на конструирование системы отображения информации. Здесь производится:


- подробное описание функций оператора, способов и последовательности решения им задач;


- выбор информации, необходимой оператору для эффективного выполнения своих функций;


- составление алгоритмов переработки информации оператором;


- анализ потока сигналов при различных режимах работы СЧМ;


- выбор принципа действия информационной системы и порядка подачи сигналов на СОИ;


- выбор конкретных средств отображения информации.


Одним из основных методов расчета характеристик на этой фазе является построение моделей деятельности оператора с использованием аппарата теории массового обслуживания (ТМ-модели) и теории информации (ТИ-модели).


Четвертой фазой работ по созданию СОИ является разработка технического проекта. Здесь решается целый ряд новых задач, таких, как разработка общей структуры СОИ, составление алгоритма работы информационной системы, выбор способа кодирования информации и составление алфавита знаков, выбор отдельных характеристик индикационных элементов, художественно - композиционное и цветовое решение СОИ.


На пятой фазе создания СОИ происходит разработка и испытание опытных образцов различных вариантов СОИ: лабораторные и промышленные. Данная фаза включает:


- создание макетов СОИ, в том числе действующих;


- уточнение внешних условий работы оператора (освещение, микроклимат, шумовой фон);


- проведение экспериментальных исследований с целью сравнительной оценки эффективности действий оператора с различными вариантами СОИ;


- составление перечня требований к профессиональным и личностным качествам операторов;


- уточнение проектных решений.


Вопросы и задания


1. Исключите лишнее


По модальности средства отображения информации бывают...


а) визуальные


б) акустические


в) тактильные


г) абстрактные


2. Выберите верный ответ


По форме сигнала средства отображения информации в виде символов, геометрических фигур...


а) визуальные


б) акустические


в) тактильные


г) абстрактные


3. Перечислите требования, которым должны удовлетворять средства отображения информации (СОИ)


4. Установите соответствие


Время реакции


Раздражитель


а


0,4 сек


а


Символ (слово)


б


0,9 сек


б


Цветной рисунок


в


2,8 сек


в


Предмет


5. Для уменьшения перегрузки оператора из-за скорости выдаваемой СОИ информации необходимо... Сформулируйте возможные варианты решения данной проблемы


6. Исключите неверный вариант ответа


Для уменьшения недогрузок оператора, которые вызывают ослабление внимания, необходимо...


а) сократить время формирования изображения


б) обеспечить достаточную интенсивность потока информации


в) ограничить площадь размещения информации


г) обеспечить оператору возможность контроля за правильностью своих действий


д) увеличить площадь размещения информации


7. Разработайте вариант инструкции по максимальной разгрузке оперативной памяти оператора


8. Перечислите основные требования, предъявляемые к каждому виду индикации: стрелочная индикация, знаковая индикация, графическая индикация


9. Исключите неточный ответ


Задача оптимального кодирования информации заключается в...


а) правильном выборе категории кода


б) выборе длины алфавита сигналов


в) уровне кодирования


г) выборе доминирующего признака


д) свободной компоновке сигналов в группе


10. Перечислите основные правила кодирования


11. В каких случаях целесообразно применять звуковые индикаторы?


12. Исключите неверный ответ


Речевые сигналы имеют предпочтение перед звуковыми в случаях, когда...


а) сообщение сложное


б) оператор натренирован понимать значение закодированных сигналов


в) необходим быстрый двусторонний обмен информацией


г) сообщение относится к будущему времени и требует подготовительных операций


13. Заполните пропуски


Сравнительная характеристика слуховой и зрительной форм


представления информации


Условия применения акустической информации


Условия применения зрительной информации


1


2


3


4


Сообщение простое


.......................................


Сообщение не будет связано с последующими сообщениями


В сообщении речь идет о......


1


2


3


4


...................................


Сообщение длинное


Сообщение будет связано с последующими сообщениями


В сообщении речь идет


5


6


7


8


Сообщение требует немедленного действия


Зрительная система оператора перегружена


Пункт получения сообщения слишком ярко освещен, или необходима полная темновая адаптация


.......................................


5


6


7


8


................................


...............................


На пункте получения сообщения слишком.....


Работа оператора позволяет ему оставаться на одном месте


14. Сформулируйте задачи по разработке системы отображения информации


15. Выберите верный ответ


Работа по решению всех задач создания систем отображения включает в себя несколько фаз, последовательно протекающих во времени:


1) разработка технического проекта;


2) разработка и испытание опытных образцов различных вариантов СОИ: промышленные и лабораторные;


3) анализ процессов управления, определение целей, назначения и условий работы системы "человек-машина";


4) разработка системы отображения информации;


5) разработка технического задания на конструирование системы отображения информации


а) 3,4,5,1,2


б) 1,2,3,4,5


в) 5,4,3,1,2


г) 4,3,2,1,2


16. Выберите верный ответ


Легче и быстрее опознаются цифры...


а) 0, 2, 3


б) 1, 4, 7


в) 5, 6, 8


г) 9, 2, 1


17. Выберите верный ответ


Наиболее надежно опознаются символы...


а) О, Т, Р, У


б) Ш, З, М, Ц


в) Ы, Э, Ю, Я


г) Б, В, Щ, П


18. Выберите верную последовательность


По точности опознания простейшие фигуры располагаются в следующем порядке:


а) квадрат, круг, прямоугольник, ромб, треугольник


б) ромб, прямоугольник, круг, квадрат, треугольник


в) прямоугольник, ромб, треугольник, круг, квадрат


г) треугольник, ромб, прямоугольник, круг, квадрат


19. Прокомментируйте данные таблицы с точки зрения установленных норм искусственного освещения в зависимости от характера работы


Характер работы


Размер объекта, мм


Контрастность объекта с фоном


Фон


Наимен. освещ., лк.


общее освещение: люминесцентное


общее освещение (лампы накалив.)


Особо точные работы


0,1


малая


средняя


большая


светлый


-----------


темный


750


750


500


300


300


300


Средняя точность


0,3-1


малая


средняя


большая


темный


-----------


-----------


300


200


150


150


100


75


Малая точность


1-10


малая


средняя


большая


-----------


-----------


-----------


150


150


100


50


50


30


Грубая


более 10


независимо от контрастности


100


30


20. Выберите верный вариант ответа


Оптимальным цветом для наилучшего различения отображаемых символов является...


а) желтый или зеленый


б) красный или черный


в) коричневый или серый


г) синий или фиолетовый


21. Прокомментируйте данные таблицы с точки зрения использования цветового кодирования


Категория


информации


Рекомендуемый цвет


основной


дополнительный


Предупреждающая информация


желтый


белый


Предписывающая (командная) информация (включить устройство, выключить и т.п.)


зеленый


синий


Запрещающая информация (неготовность или неисправность проверяемого объекта)


красный


оранжевый


Тема 10. Проектирование органов управления


10.1. Классификация и общие инженерно-психологические


требования к органам управления


Проектирование органов управления имеет своей конечной целью обеспечение человеку возможности быстрого нахождения необходимого органа управления и выполнения требуемого действия с заданной точностью и в пределах допустимого времени. Должны быть учтены возможные конструктивные и технические ограничения.


К их числу относятся: размеры рабочей зоны (в шахте, космическом корабле, самолете), возможные схемные решения аппаратуры, факторы внешней среды (во взрывоопасных помещениях недопустимо использование тех средств управления, при сбрасывании которых образуется искрение).


Органы управления в системе "человек - машина" используются для решения следующих задач: ввода командой (цифровой и логической) информации, установки требуемых режимов работы аппаратуры, регулировки различных параметров, вызова информации для контроля и т.п.


Для решения этих задач используются различные типы органов управления.


Классификация органов управления


По характеру выполняемых человеком движений.


1. Органы управления, требующие движения включения, выключения или переключения (нажатие кнопки, перемещение рычага, поворот ручки).


2. Органы управления, требующие повторяющихся движений: вращательных, нажимных, ударных (печатание перфокарт, работа на пишущей машинке). У опытных машинисток увеличенный темп работы за счет того, что они частично предугадывают сигналы.


3. Органы управления, требующие дозированных движений, например, для настройки и нацеленной установки параметров. Движения при этом дозируются по силовым, пространственным и временным параметрам.


По характеру перемещения органы управления могут быть: линейными, вращающимися или смешанными. В зависимости от характерных движений рук органы управления разделяются на: требующие только движения пальцев; пальцев и кисти; пальцев, кисти и предплечья; пальцев, кисти, предплечья и плеча; пальцев, кисти, предплечья, плеча и плечевого сустава.


По назначению и характеру использования оператором органы управления разделяются на:


1) оперативные, используемые постоянно, для программного управления, установки режимов работы, длительного регулирования параметров системы, ввода управляющей и командной информации;


2) используемые периодически, вспомогательные органы управления для включения и выключения аппаратуры;


3) используемые эпизодически, связанные с настройкой основной аппаратуры.


По конструктивному исполнению: кнопки, тумблеры, рукоятки, педали и т.д.


Независимо от типа и характера применяемых органов управления при их выборе и проектировании необходимо учитывать целый ряд общих инженерно - психологических требований:


- расположение органов управления должно осуществляться с учетом принципа экономии движений;


- сами движения должны быть простыми и ритмичными;


- каждое движение должно заканчиваться в положении, удобном для начала следующего движения;


- предыдущие и последующие движения должны быть плавно связаны;


- работу, выполняемую оператором, по возможности следует распределить между обеими руками.


При установке органов управления нужно учитывать привычные для человека стереотипы движений. Положениям "Пуск", "Включено", "Увеличение", "Подъем" должны соответствовать перемещения рычагов вверх, от себя, вправо, а для кнопок - нажатие верхних, передних или правых кнопок. Для органов ножного управления установлены следующие соответствия: при нажатии педали - "Включено", "Увеличение"; при отпускании педали - "Выключено", "Уменьшение".


Органы управления должны обладать достаточным сопротивлением, чтобы уменьшать возможность случайного включения их под тяжестью руки или ноги.


Оптимальная организация при выполнении различных рабочих движений:


- где требуется быстрая реакция, более предпочтительны движения к себе;


- в горизонтальной плоскости скорость рук быстрее, чем в вертикальной;


- наибольшая скорость руки сверху вниз, наименьшая - от себя снизу вверх;


- скорость больше слева - направо (для правой руки и для правшей);


- вращательные движения быстрее, чем поступательные;


- плавные криволинейные движения рук быстрее, чем прямолинейные с внезапным изменением направления (чем резкие и угловатые);


- там, где требуются более точные движения, рекомендуется учитывать, что более точные - в положении сидя (чем стоя);


- при движении в вертикальной плоскости ошибок меньше, чем в горизонтальной.


Для уменьшения ошибок и времени поиска органа управления можно использовать различные методы их кодирования (надпись, символ, цвет, форма).


10.2. Инженерно-психологические требования к отдельным типам


управления


Для ввода информации оператором используются различные типы органов управления, каждый из которых предназначен для выполнения определенных функций.


К каждому типу органов управления предъявляются специфические инженерно - психологические требования.


Кнопки и клавиши используются для ввода логической и цифровой информации и быстрого включения или отключения аппаратуры.


Оптимальное расположение кнопок должно быть на уровне локтя сидящего оператора так, чтобы рука была согнута в локтевом суставе на 90 градусов, а предплечье лежало горизонтально.


Форма кнопок должна учитывать анатомическое строение пальцев руки человека. Наиболее удобны кнопки четырехугольной формы с закругленными углами, на кнопке должна быть неглубокая насечка или выемка.


Клавиши следует группировать по функциональным признакам. Оптимальный угол наклона клавиатуры кнопочного пульта равен 15 градусам.


Тумблеры применяются для реализации функций, требующих двух дискретных положений, а также в случае крайне ограниченного места.


Их рекомендуется располагать горизонтальными рядами. Плоскость движения тумблера должна совпадать с плоскостью направления взора. Расстояние между соседними тумблерами должно быть не менее 20 мм., при одновременном действии несколькими пальцами - не менее 16 мм.


Тумблеры, предназначенные для выполнения важных функций, снабжаются стопором или крышкой с таким расчетом, чтобы для их включения оператор должен был сделать, по крайней мере, два движения. Желательно, чтобы переключение сопровождалось щелчком.


Поворотные ручки применяются для плавной или ступенчатой регулировки и некоторых операций переключения при незначительных усилиях (до 5 кг).


Сравнительная характеристика наиболее распространенных органов управления


Характеристики


Ручная


нажимная кнопка


Тумблер


Поворотный переключатель


Поворотная ручка


Необходимое пространство


Малое


Малое


Среднее


От малого до среднего


Эффективность кодирования


От удовлетворительной до хорошей


Удовлетворительная


Хорошая


Хорошая


Зрительное опознание положения


Плохое


От удовлетворительного до хорошего


От удовлетворительного до хорошего


От удовлетворительного до хорошего


Тактильное опознание положения


Плохое


Хорошее


От удовлетворительного до хорошего


От плохого до хорошего


Контрольное считывание в ряду подобных органов управления


Плохое


Хорошее


Хорошее


Хорошее


Оперирование в ряду подобными органами управления


Хорошее


Хорошее


Плохое


Плохое


Эффективность работы комбинированного органа управления


Хорошая


Хорошая


Удовлетворительная


Хорошая


Ручки, используемые для точного регулирования, должны иметь такой коэффициент передачи, чтобы они поворачивались на угол не более 60-80 градусов в области предполагаемого точного значения регулируемого параметра. Необходимо, чтобы формы рукояток различались между собой.


Вращающиеся селекторные переключатели следует применять для дискретного переключения, когда нужно получить три и более фиксированных положения.


Селекторные переключатели снабжаются движущейся стрелкой и неподвижной шкалой. Дл ручек, расположенных слева от оператора и управляемых левой рукой, деления на шкале и подписи размещаются сверху и справа от переключателя. Для ручек, расположенных справа от оператора и управляемых правой рукой, деления на шкале и подписи размещаются сверху и слева от переключателя.


Маховики (штурвалы) применяются при необходимости медленного вращения (до 10 об/мин) и точного поворота на определенную часть окружности. Центр маховика должен быть расположен приблизительно на высоте локтя. Маховик должен иметь наклон около 45 градусов в вертикальной плоскости. Поверхность обода маховика должна быть тщательно обработана и не иметь острых ребер.


Ножные органы управления (педали) применяются в тех случаях, когда требуются большие усилия при небольшой точности и необходимо сократить общее время управления, облегчив при этом мускульную силу рук.


Педали целесообразно размещать ближе к продольной оси тела оператора. Отклонение от продольной оси не должно превышать 100мм, расстояние между педалями для обеих ног рекомендуется 200-450 мм. Ширина педалей должна соответствовать ширине ступни, иметь рифленую поверхность и закраину для предотвращения соскальзывания ноги.


10.3. Совместное расположение индикаторов и органов управления


Обычно органы управления используются совместно со связанными с ними индикаторами.


При размещении органов управления рядом с теми средствами отображения информации, к которым они относятся, необходимо, чтобы рука оператора не закрывала индикационную часть соответствующего средства отображения информации. Орган управления, манипулирование которым осуществляется правой рукой, должен размещаться правее и ниже связанного с ним индикатора. При размещении органов управления и связанных с ними индикаторов на различных панелях должно быть идентичным.


Направление перемещения органа управления должно правильно сочетаться с изменением показаний соответствующего индикатора.


Основные правила взаимной связи между движением указателя индикатора и ручки управления:


- вращающийся орган управления нельзя располагать выше индикатора;


- если стрелка индикатора перемещается по дуге, большей 180 градусов, то надо использовать вращающуюся ручку;


- при перемещении указателя по дуге, составляющей меньше 180 градусов, можно применять линейные органы управления;


- направление перемещения указателя индикатора должно соответствовать направлению движения органа управления.


Оптимальным случаем является совмещение индикатора и органа управления в одном устройстве (люминесцентный индикатор - является одновременно кнопкой или клавишей);


- структурное соответствие (а не просто близость) в расположении сигналов и органов управления.


Расположение индикаторов и органов управления в зоне деятельности оператора должно происходить с учетом ряда принципов:


- функционального соответствия;


- объединения (однотипных);


- совмещения стимула и реакции;


- последовательности действий;


- важности и частоты использования.


10.4. Организация ручного ввода информации оператором


Способы ввода информации: 1) с помощью разделительной (однофункциональной) клавиатуры; 2) с помощью многопальцевой или аккордной (многофункциональной) клавиатуры; 3) программный способ.


В настоящее время в большинстве случаев оператор осуществляет связь с аппаратурой с помощью первого способа. Большое количество кнопок управления приводит к увеличению размеров пульта управления, что затрудняет расположение их в зонах оптимальной досягаемости рук оператора. Это приводит к снижению производительности труда операторов.


При реализации любого из способов ввода информации важным является вопрос обеспечения высокой надежности работы оператора. Существенным способом является самоконтроль.


Вопросы и задания


1. Органы управления в системе "человек-машина" выполняют следующие задачи ...


2. Выберите верный вариант ответа


Кнопки, тумблеры, рукоятки, педали относятся к типу классификации органов управления ...


а) по характеру выполняемых человеком движений


б) по характеру перемещения


в) по назначению и характеру использования оператором


г) по конструктивному исполнению


3. Общие инженерно-психологические требования необходимо учитывать при выборе и проектировании органов управления ...


4. Заполните пропуски в таблице


Сравнительная характеристика наиболее распространенных


органов управления


Характеристики


Ручная нажимная кнопка


Тумблер


Поворотный переключатель


Поворотная ручка


1


2


3


4


5


Необходимое пространство


Малое


Малое


Среднее


От малого до среднего


Эффективность кодирования


От удовлетворительной до хорошей


От удовлетворительной до хорошей


...


...


Зрительное опознание положения


Плохое


От удовлетворительного до хорошего


От удовлетворительного до хорошего


От удовлетворительного до хорошего


Характеристики


Ручная нажимная кнопка


Тумблер


Поворотный переключатель


Поворотная ручка


Тактильное опознание положения


Плохое


...


От удовлетворительного до хорошего


От удовлетворительного до хорошего


Контрольное считывание в ряду подобных органов управления


Плохое


...


...


...


Оперирование в ряду подобными органами управления


...


...


Плохое


Плохое


Эффективность работы комбинированного органа управления


...


...


Удовлетворительная


...


5. Установите соответствие


Орган управления


Назначение


1


Кнопки и клавиши


а


Следует применять для дискретного переключения, когда нужно получить три и более фиксированных положений


2


Тумблеры


б


Применяются при необходимости медленного вращения (до 10 об/мин) и точного поворота на определенную часть окружности


3


Поворотная ручка


в


Применяются для реализации функций, требующих двух дискретных положений, а также в случае крайне ограниченного места


Орган управления


Назначение


4


Вращающиеся селекторные переключатели


г


Используются для ввода логической и цифровой информации и быстрого включения или отключения аппаратуры


5


Маховики (штурвалы)


д


Применяются в тех случаях, когда требуются большие усилия при небольшой точности и необходимо сократить общее время управления, облегчив при этом мускульную силу рук


6


Ножные органы управления


е


Применяются для плавной или ступенчатой регулировки и некоторых операций переключения при незначительных усилиях (до 5 кг)


6. Сформулируйте основные правила взаимной связи между движением указателя индикатора и ручки управления


7. Перечислите основные принципы расположения индикаторов и органов управления в зоне деятельности оператора


8. В настоящее время в большинстве случаев операторы применяют способ ввода информации...


а) с помощью разделительной (однофункциональной) клавиатуры


б) с помощью многопальцевой или аккордной (многофункциональной) клавиатуры


в) программный способ


Тема 11. Организация рабочего места оператора


•


Общие требования к организации рабочего места


Под рабочим местом оператора понимается зона его трудовой деятельности в системе "человек - машина", оснащенная техническими средствами и вспомогательным оборудованием, необходимым для осуществления функций контроля и управления производственным процессом.


Правильная организация условий труда предполагает:


- рациональную планировку оборудования и размещение постоянного рабочего места персонала с учетом психофизиологических характеристик и антропометрических данных;


- компоновка средств отображения информации и органов управления на щитах, пультах;


- организация рабочей позы оператора;


- общее оформление помещения операторского пункта с учетом эстетических требований.


Все это обеспечит максимальную надежность и эффективность работы оператора.


При организации рабочего места должны быть соблюдены следующие условия:


- достаточное рабочее пространство для оператора;


- достаточные информационные связи между оператором и оборудованием, а также между операторами;


- оптимальное размещение рабочих мест в помещениях для оперативной работы;


- оптимальное размещение оборудования;


- необходимое естественное и искусственное освещение;


- допустимый уровень акустического шума, вибраций и других факторов производственной среды;


- наличие необходимых инструкций и предупредительных знаков;


- надежная индикация отказов электрического питания и аппаратуры.


В зависимости от основных функций, выполняемых оператором с помощью средств индикации и управления, рабочие места можно классифицировать следующим образом:


1) рабочее место оперативного управления, предназначенное для решения задач управления, выдачи команд и распоряжений и т.п.;


2) информационно-справочное рабочее место;


3) рабочее место ручного ввода информации, необходимое для оперативного ввода символической или графической информации;


4) рабочее место функционально - технологического контроля;


5) рабочее место программиста ЭВМ;


6) комбинированное рабочее место, обеспечивающее совместное выполнение оператором нескольких функций.


11.2. Построение пультов управления


Основу рабочего места оператора любого типа составляет пульт управления. Он должен обеспечивать удобное по размерам рабочее пространство для оператора, свободный подход его к пульту, рациональное размещение на пульте средств связи, место для ведения записей, просмотра и хранения текущей документации. Пульт должен быть снабжен специальным сиденьем.


На практике применяются следующие формы пультов:


- фронтальная, применяется, если оказывается возможным все органы управления разместить в пределах допустимой досягаемости, а индикаторы - в пределах зоны центрального и периферического зрения;


- трапециевидная, используется, когда органы управления и индикации невозможно разместить на пульте фронтальной формы; органы управления и индикаторы частично размещаются на боковых панелях, развернутых под углом 90-120 градусов;


- многогранная применяется при наличии большого числа средств отображения информации и органов управления; боковые панели рекомендуется располагать так, чтобы они были перпендикулярны линии взора оператора.


Минимальный диаметр полукруглого пульта, предназначенного для одного оператора, должен быть 1200 мм.


При проектировании пультов управления следует учитывать ряд специфических инженерно - психологических принципов. Одним из них является принцип активного оператора, идея которого состоит в том, что оператору следует поручать функции, требующие активной деятельности, а не пассивного ожидания "происшествии". Также должен быть реализован принцип его специализации, - построение пульта для каждого конкретного вида деятельности.


11.3. Оптимальная зона условий труда


Основные признаки оптимальной зоны.


1. Наиболее высокое проявление функции работающей системы (двигательной, сенсорной и др.).


2. Длительное сохранение работоспособности системы, т.е. выносливость. Нужно найти такой темп подачи информации человеку, при котором он будет продуктивно работать в течение длительного времени.


3. Наиболее короткий период врабатываемости.


4. Наибольшая стабильность проявления функций, т.е. наименьшая вариативность результатов работы системы.


5. Соответствие реакций работающей системы человека внешним воздействиям.


6. При оптимальных условиях наблюдается наибольшая согласованность в работе компонентов системы.


Немаловажное значение при этом имеет выбор правильного положения (позы).


Рабочая поза определяется условиями трудового процесса. При ее выборе необходимо учитывать: характер работы, размеры рабочей зоны, величину требуемого рабочего усилия, точность выполняемой операции, объем и темп выполняемых движений.


Рекомендации по выбору рабочей позы


Предпочтительная поза


Величина усилия, кг


Подвижность во время работы


Величина рабочей зоны (радиус), мм


Сидя


До 5


Ограничена


380-500


Переменная


5-10


Средняя


380-750


Стоя


10-20


Большая


750 и более


Положение сидя имеет следующие преимущества перед положением стоя. Тело оператора лучше защищено от воздействий вибраций, качки, а руки более свободны для оперирования органами управления. Может работать обеими ногами одновременно, диапазон операций управления для каждой ноги шире. Работа сидя менее утомляет человека, требует меньшего напряжения неподвижных мышц, требует на 10% меньше расхода энергии, чем поза стоя.


Для комфортной работы стол должен удовлетворять следующим условиям:


- высота стола быть выбрана с учетом возможности сидеть свободно, в удобной позе, при необходимости опираясь на подлокотники;


- нижняя часть стола должна быть сконструирована так, чтобы оператор мог удобно сидеть, не был вынужден поджимать ноги;


- поверхность стола должна обладать свойствами, исключающими появление бликов в поле зрения оператора;


- конструкция стола должна предусматривать наличие выдвижных ящиков (не менее 3 для хранения документации, листингов, канцелярских принадлежностей);


- высота рабочей поверхности рекомендуется в пределах 680-760. Высота поверхности, на которую устанавливается клавиатура, должна быть около 650 мм.


Рабочие сиденья операторов должны удовлетворять следующим основным требованиям:


- рекомендуемая высота сиденья над уровнем пола находится в пределах 420-550 мм. Поверхность сиденья мягкая, передний край закругленный;


- обеспечивать свободное перемещение корпуса и конечностей относительно друг друга в процессе работы;


- служить надежной опорой позвоночному столбу и тазу при сохранении их естественного положения;


- обеспечивать свободное перемещение сиденья относительно рабочей поверхности с возможностью его фиксации;


- иметь ряд регулируемых параметром (высота сиденья, угол наклона спинки, ее высота);


- в случае обширной рабочей зоны обеспечивать вращение сиденья;


- иметь полумягкую обивку;


- для кратковременного пользования рекомендуются жесткие стулья и различного типа табуреты.


Во время пользования компьютером медики советуют устанавливать монитор на расстоянии 50-60 см от глаз. Верхняя часть видеодисплея должна быть на уровне глаз или чуть ниже. Когда человек смотрит прямо перед собой, его глаза открываются шире, чем когда он смотрит вниз. За счет этого площадь обзора значительно увеличивается, вызывая обезвоживание глаз. К тому же если экран установлен высоко, а глаза широко открыты, нарушается функция моргания. Это значит, что глаза не закрываются полностью, не омываются слезной жидкостью, не получают достаточного увлажнения, что приводит к их быстрой утомляемости.


Создание благоприятных условий труда и правильное эстетическое оформление рабочих мест на производстве имеет большое значение как для облегчения труда, так и для повышения его привлекательности, положительно влияющей на производительность труда.


Для некоторых видов операторской деятельности более предпочтительной может оказаться рабочая поза стоя.


Положение стоя обеспечивает большую подвижность. Эта поза имеет практическое преимущество, когда оператор должен перемещать орган управления с большим усилием и на большое расстояние.


11.4. Интерьер оперативного пункта управления


Внутреннее пространство пункта управления делится на три зоны: рабочую, вспомогательную и отдыха.


Главной функциональной зоной является рабочая. В этой зоне устанавливается пульт с аппаратурой управления, приборами вызова основных технологических параметров, аппаратурой связи с управляемыми объектами; информационные щиты и панели (табло, мнемосхемы, устройства визуальной и звуковой сигнализации и т.д.); различные регулирующие приборы.


Хорошо, если все информационные панели будут располагаться вдоль одной из стен помещения, а место оператора - в вершине угла, образованного линиями, идущими от крайних точек панели.


Вспомогательная зона необходима для обслуживания оперативных щитов и панелей информации. В ней могут быть расположены также блоки неоперативной информации. Площадь этой зоны определяется требованиями технологии и с учетом подходов, обеспечивающих удобный подход к обратной стороне оперативных щитов, обслуживание установленных на щите приборов и других элементов.


Зона отдыха предназначена для психологической переадаптации оператора в процессе кратковременного отдыха и должна располагаться внутри пункта управления таким образом, чтобы из нее можно было наблюдать за появлением сигналов на пультах управления.


Во - первых, зона отдыха обеспечивает кратковременный отдых персонала пункта управления. Во - вторых, уменьшение психофизиологического напряжения, уменьшение зрительного и нервного утомления и повышение эффективности труда. В связи с этим композиция зоны отдыха должна быть построена принципиально на другой основе, чем композиция рабочей зоны. При более спокойной работе контраст между рабочей зоной и зоной отдыха может быть спокойным.


Важными элементами зоны отдыха являются живые уголки природы. Стены должны быть гладкими, без выступающих строительных конструкций. Полы пункта управления рекомендуется настилать материалами светлого цвета, так как они отражают свет, что важно при напряженной зрительной работе.


Для борьбы с монотонностью работы оператора в помещении пункта управления желательно предусмотреть динамическое освещение.


Размещение светильников должно исключать возможность засветки экранов электроннолучевых трубок, светящихся планшетов, работающих по принципу обратного контраста. Светильники по возможности следует прятать в углубления потолка, стремясь использовать рассеянный свет.


Организация рабочего места оператора способствует повышению эффективности его работы и всей системы "человек - машина".


Вопросы и задания


1. Восстановите текст


Под рабочим местом оператора понимается зона его трудовой деятельности в системе "человек-машина", оснащенная.... и...., необходимым для осуществления...и...


(управления производственным процессом, техническими средствами, функций контроля, вспомогательным оборудованием).


2. Правильная организация труда предполагает...


3. Сформулируйте условия, которые должны быть соблюдены при организации рабочего места оператора


4. Продолжите утверждение:


Основу рабочего места оператора любого типа составляет...


5. Выберите верный ответ


... форма пультов применяется, если оказывается возможным все органы управления разместить в пределах допустимой досягаемости, а индикаторы - в пределах зоны центрального и периферического зрения:


а) фронтальная


б) трапециевидная


в) многогранная


6. Выберите верный ответ


... форма пультов применяется при наличии большого числа средств отображения информации и органов управления; боковые панели рекомендуется располагать так, чтобы они были перпендикулярны линии взора оператора:


а) фронтальная


б) трапециевидная


в) многогранная


7. Раскройте сущность принципа "активного оператора", который необходимо учитывать при проектировании пультов управления


8. Перечислите основные признаки оптимальной зоны


9. Исключите неверный вариант ответа


При выборе рабочей позы необходимо учитывать:


а) характер работы


б) размеры рабочей зоны


в) величину требуемого рабочего усилия


г) свободу и творчество в выполнении операции


д) объем и темп выполняемых движений


10. Перечислите преимущества положения "сидя" и преимущества положения "стоя" в работе оператора


11. Рабочие сиденья операторов должны удовлетворять следующим требования...


12. Что должно в обязательном порядке размещаться в каждой зоне (рабочая, вспомогательная, отдыха) внутреннего пространства пункта управления?


Тема 12. Факторы производственной среды


12.1. Классификация и общая характеристика факторов


Производственная среда - часть окружающей человека среды, образованная природно - климатическими и профессиональными факторами, воздействующими на него в процессе трудовой деятельности.


Факторы производственной среды оказывают существенное влияние на функциональное состояние и работоспособность оператора. Факторы можно разделить на две группы - физические и химические.


К группе физических факторов относятся:


- метеорологические, или микроклимат рабочего помещения (температура, влажность и скорость движения воздуха);


- светотехнические факторы (освещенность и цветоритмы);


- бароакустические факторы (атмосферное давление, шумы);


- радиационные факторы (ионизирующие, тепловые излучения);


- электромагнитные (электрические и магнитные поля, атмосферное электричество);


- механические (ускорения, вибрации).


По особенностям влияния на состояние человека весь комплекс физических и химических факторов можно разбить на две группы: вызывающие состояние мобилизации организма и ведущие к развитию состояния динамического рассогласования.


При проектировании систем "человек - машина" с целью уменьшения неблагоприятного воздействия факторов производственной среды необходимо учитывать следующие положения:


во - первых, производственные факторы не должны оказывать отрицательного влияния на здоровье человека при профессиональной деятельности в течение продолжительного времени (года);


во - вторых, допустимые параметры неблагоприятных факторов по длительности и интенсивности воздействия не должны вызывать в процессе рабочего дня снижения надежности и эффективности деятельности оператора.


При нормировании факторов производственной среды различают следующие четыре уровня.


Первый - определяет величины параметров, оптимальных для работы человека. Это такой уровень факторов, который при неопределенно долгом воздействии не вызывает напряжения физиологических систем организма. Данный уровень учитывается при проектировании жилых домов, школ, больниц и т.д.


Второй уровень представляет собой эксплуатационные нормы. Они предполагают определенное напряжение физиологических систем и рассчитываются на определенный срок пребывания человека в данных условиях, обычно ограниченный продолжительностью рабочей смены с учетом многократного действия. При проектировании СЧМ как раз и ориентируются на эксплуатационные нормы факторов производственной среды.


Третий уровень представляет собой предельно допустимые нормы. Они используются тогда, когда предполагается эпизодическое пребывание человека в данных условиях, и характер работы допускает временное снижение работоспособности.


Четвертый уровень определяет предельно-переносимые величины, при которых обеспечивается жизнь человека при минимальной трудовой деятельности. Этот уровень используется только для аварийных ситуаций.


Способы защиты оператора от неблагоприятных факторов могут быть в зависимости от конкретной ситуации активными и пассивными.


Способы активной защиты связаны с выявлением неблагоприятного фактора и его ликвидацией.


Методы пассивной защиты в зависимости от объема и способов ее применения могут быть общими (защита всего помещения) или индивидуальными (индивидуальный обдув, вентиляция и т.п.).


12.2. Физические факторы производственной среды


Наиболее значительным физическим фактором является микроклимат, особенно температура и влажность воздуха. Исследования показывают, что высокая температура в сочетании с высокой влажностью воздуха оказывает большое влияние на работоспособность операторов. Резко увеличивается время сенсорных и моторных реакций, нарушается координация движений, увеличивается количество ошибок. Высокая температура отрицательно сказывается и на ряде психологических функций человека. Уменьшается объем оперативной памяти, резко суживается способность к ассоциациям, ухудшается протекание счетных операций, понижается внимание.


В помещения, где установлена техника, должны соблюдаться определенные параметры микроклимата.


Время


года


Зона


Температура воздуха, С


Относительная влажность, %


Скорость движения воздуха, м/с


Холодный период


Оптимальная


18-21


60-40


<0,2


Переходный период


Допустимая


17-21


<75


<0,3


Теплый период


(t 10 С)


Оптимальная


20-25


60-40


<0,3


Допустимая


<28 в 13 часов самого жаркого месяца


<75


<0,5


При влажности, достигающей 99-100%, практически выключается регулирующий механизм потоотделения и быстро наступает перегревание.


Большую роль в сохранении работоспособности человека играет свет. Недостаточное освещение ведет к перенапряжению глаз и общему утомлению организма. Снижается внимание, ухудшается координация движений, что приводит к увеличению несчастных случаев, способствует развитию близорукости, расстройству нервной системы.


Для работы наиболее оптимальным является естественный дневной свет. Для искусственного освещения используются лампы двух видов: накаливания и люминесцентные ("дневного света"). Для работы больше подходят светильники с лампами накаливания. Микропульсации светового потока ламп дневного света воздействуют на глаза, вызывают мигрень, а в некоторых случаях - начинается повышенное сердцебиение. Но люминесцентные лампы по сравнению с лампами накаливания имеют ряд существенных преимуществ: по спектральному составу света они близки к дневному, естественному свету; обладают более высоким КПД (в 1,5 -2 раза выше, чем КПД ламп накаливания); обладают повышенной светоотдачей (в 3-4 раза выше, чем у ламп накаливания), имеют более длительный срок службы.


Наилучшая освещенность достигается при одновременном использовании как общего, так и местного освещения рабочего места при помощи светильника, спущенного с потолка.


При организации освещения в операторских пунктах, в которых применяются индикаторы с обратным контрастом, необходимо иметь в виду, что увеличение уровня освещенности приводит к уменьшению контрастности изображений на индикаторах


Приемлемый уровень освещения в помещении можно найти, если последовательно решить две задачи:


1. Определить требуемый для операторов уровень освещения лицевых панелей индикаторов внешними источниками света.


2. Если требуемый уровень освещенности окажется неприемлемым для других операторов, работающих в данном помещении, необходимо найти способ сохранения требуемого контраста изображения другими средствами.


Большое влияние на деятельность оператора оказывает цвет окраски помещения.


Цвет является сильным психологическим стимулятором: красный цвет увеличивает мускульное напряжение, оранжевый стимулирует деятельность, желтый - зрение и нервную систему, зеленый - успокаивает, фиолетовый - создает ощущение спокойствия. Рекомендуется, чтобы потолок отражал 80-90%, стены 50-60%, панели 15-20%, а пол 15-30% падающего света. Например, применение тонов теплой гаммы (красный, оранжевый, желтый) создает впечатление бодрости, возбуждения и замедленного течения времени. Эти же цвета вызывают у человека ощущение тепла.


Применение холодных тонов (синий, зеленый и фиолетовый) создает впечатление покоя и вызывает у человека ощущение холода. Предметы и поверхности, окрашенные в эти цвета, кажутся меньше, чем окрашенные в красно-желтые тона и как бы удаляются от смотрящего.


Одновременное использование теплых и холодных тонов может вызывать в некоторых случаях состояние растерянности и беспокойства.


От цветового решения информационной панели зависит надежность приема информации оператором. Точность считывания цифровой информации на теплом фоне существенно выше, чем на холодной. Исключение составляют лишь цифры 4 и 7, надежность опознания которых оказалась на холодном фоне выше, чем на теплом.


При теплом фоне панели у операторов проявляются менее выраженные изменения ряда психических функций, и прежде всего, внимания и памяти, а также вегетативной и сердечно - сосудистой систем.


В зависимости от ориентации окон рекомендуется следующая окраска стен и пола:


окна ориентированы на юг: - стены зеленовато - голубого или светло - голубого цвета, а пол - зеленый;


окна ориентированы на север: стены светло - оранжевого или оранжево-желтого цвета, пол - красновато - оранжевого;


окна ориентированы на восток: стены желто - зеленого цвета, пол - зеленый или красновато - оранжевый;


окна ориентированы на запад: стены желто - зеленого или голубовато - зеленого цвета, пол - зеленый или красновато - оранжевый.


Большое влияние на деятельность оператора оказывает и уровень шума.


Так, например, после шумового воздействия интенсивностью 120 дБ в течение одного часа требуется около 5 часов, чтобы вернулась к норме острота слуха. Воздействие шумом приводит к снижению скорости и точности сенсомоторных процессов, особенно заметно страдают сложнокоординированные действия. Под влиянием шума уменьшается скорость решения умственных задач и возрастает число ошибок.


Шум оказывает влияние и на концентрацию внимания, на эмоциональное состояние: он является причиной возникновения таких отрицательных эмоций, как досада, раздражение. Особенно неприятны высокочастотные и прерывистые шумы.


Основным из механических факторов производственной среды являются вибрации, которые представляют собой колебания упругих тел с определенной частотой. Степень воздействия вибраций на человека определяется тремя параметрами: амплитудой, частотой и скоростью. По своему характеру вибрации делятся на общие и местные.


Общее действие вибрации вызывается преимущественно сотрясением пола вследствие действия машин, двигателей и оборудования. Местное действие вибрации наблюдается при работе с различными видами пневматического и электрифицированного инструмента. При вибрациях понижается острота зрения, нарушается восприятие глубины пространства, появляется головная боль, головокружение, атрофия мышц верхних и нижних конечностей. Наиболее опасна вибрация с частотой 6-8 Гц, так как в этом диапазоне лежит собственная резонансная частота тела, головы и брюшной полости человека.


Основные меры устранения вибраций сводятся к оснащению оборудования виброгасящими устройствами, внедрению дистанционного управления виброустановками, применению резиновых амортизаторов, установке оборудования на виброизолирующих опорах, стены и потолок облицовывают звукопоглощающими материалами.


Уровни звукового давления различных источников


Источник шума


Уровень шума, дБ


Жесткий диск


40


Вентилятор


45


Монитор


17


Клавиатура


10


Принтер


45


Сканер


42


У лиц, работа которых протекает на фоне шума в среде с повышенной температурой или при напряженном внимании, чаще наблюдается развитие гипертонической болезни и снижение точности работы, чем у работающих при таком же шуме без высоких температур и напряженного внимания или без шума, но при наличии этих факторов.


К числу неблагоприятных факторов производственной среды относятся электромагнитные поля (ЭМП) высоких частот. Их воздействие приводит к быстрой утомляемости, головной боли, нарушению сна, раздражительности, утомлению зрения и т.п. Для лиц с сильным типом нервной системы это воздействие оказалось менее выраженным, чем для лиц со слабым типом.


В качестве средств защиты от воздействия ЭМП используются экранирующие щиты и сетки, поглощающие экраны, замкнутые экранированные камеры. К индивидуальным средствам защиты относятся защитные очки, шлемы, халаты, фартуки, комбинезоны.


12.3. Химические факторы производственной среды


На жизнедеятельность человека большое влияние оказывает газовый состав воздуха.


Благоприятными условиями газового состава воздуха считается содержание кислорода 19-20%, углекислого газа около 1%. Снижение кислорода ниже 16% и повышение содержания углекислого газа выше 3% являются недопустимыми и могут привести к нежелательным последствиям.


Наиболее постоянным компонентом всех примесей является окись углерода. Первые признаки отравления окисью углерода выражаются в головной боли, чувстве давления в голове, пульсации в висках, головокружении, спутанности сознания, вялости, слабости в ногах, нарушении координации движений, тошноте, рвоте. Появляется одышка, сердцебиение, покраснение лица. Снижается точность движений и темп выполнения сложных координированных актов.


Изменения подобного рода возникают, если концентрация в воздухе вредных веществ при длительном пребывании человека достигает величины 0,03 мг/л. При кратковременных воздействиях до одной минуты концентрация вредных веществ в воздухе может быть повышена до 1,5 мг/л.


Приведенные выше цифры относятся к человеку, находящемуся в комфортных температурных условиях и не выполняющему тяжелой физической работы. При высоких температурах токсическое действие резко возрастает.


При работе с ядовитыми веществами все большее распространение получают манипуляторы. Это своего рода "механические руки", в точности повторяющие движение рук человека, позволяющие выполнять точные работы и являющиеся одним из средств дистанционного управления.


Вопросы и задания


1. Выберите верный ответ


Атмосферное давление и шумы относятся к ... группе физических факторов:


а) метеорологической


б) светотехнической


в) бароакустической


г) радиационной


д) электромагнитной


е) механической


2. Выберите верный ответ


Ионизирующие, тепловые излучения относятся к...группе физических факторов:


а) метеорологической


б) светотехнической


в) бароакустической


г) радиационной


д) электромагнитной


е) механической


3. При проектировании систем "человек-машина" с целью уменьшения неблагоприятного воздействия факторов производственной среды необходимо учитывать следующие положения...


4. Установите соответствие


При нормировании факторов производственной среды различают уровни...


Характеристика уровня


1-ый


уровень


а


Представляет собой эксплуатационные нормы. Предполагают определенное напряжение физиологических систем и рассчитываются на определенный срок пребывания человека в данных условиях, обычно ограниченный продолжительностью рабочей смены с учетом многократного действия. При проектировании СЧМ как раз и ориентируются на эксплуатационные нормы факторов производственной среды


2-ой


уровень


б


Определяет предельно-допустимые величины, при которых обеспечивается жизнь человека при минимальной трудовой деятельности. Этот уровень используется только в аварийных ситуациях


3-ий


уровень


в


Определяет величину параметров, оптимальных для работы человека. Это такой уровень факторов, который при неопределенно долгом воздействии не вызывает напряжения физических систем организма. Данный уровень учитывается при проектировании жилых домов, больниц


4-ый


уровень


г


Представляет собой предельно допустимые нормы. Они используются тогда, когда предполагается эпизодическое пребывание человека в данных условиях и характер работы допускает временное снижение работоспособности


5. Выберите верный ответ


Оптимальное значение температуры воздуха благоприятно сказывается на работоспособности оператора и лежит в пределах...


а) 15-18 °


б) 18-21°


в) 18-24°


г) 21- 28°


6. Найдите приемлемый уровень освещения в помещении


7. Установите соответствие


Рекомендуется, чтобы отражающие возможности помещения были следующими:


1


Потолок


а


15-20%


2


Стены


б


50-60%


3


Панели


в


15-30%


4


Пол


г


80-90%


8. Прокомментируйте данные таблицы с точки зрения оператора и возможности использования этих данных в своей работе


Цвет


Воздействие цвета на человека при расположении этого цвета ...


наверху


на боковых поверхностях


внизу


Оранжевый


оберегает, концентрирует внимание


согревает, обволакивает


внизу


Коричневый


прикрывает, тяжелит


производит впечатление землистости, вещественности


обжигает


Голубой


создает впечатление легкости, дружественности, неба


охлаждает, отчуждает


создает удобство для хождения


Желтый


облегчает, веселит


возбуждает


приподнимает


9. Выберите верный ответ


Благоприятными условиями газового состава воздуха считается содержание...


а) кислорода 16%, а углекислого газа 2%


б) кислорода 19-20%, а углекислого газа 1%


в) кислорода 17%, а углекислого газа 3%


в) кислорода 18%, а углекислого газа 3%


10. Перечислите первые признаки отравления окисью углерода


Тема 13. Надежность оператора и системы "человек - машина"


13. 1. Принципы определения надежности СЧМ


Одной из задач инженерной психологии является решение проблемы надежности системы "человек-машина", т. е. ее свойство сохранять значение установленных существенных параметров в определенных пределах. Надежность зависит как от технических факторов, так и от человеческих составляющих системы, от характера функций, возложенных на человека-оператора, от человеческого фактора.


Статистика показывает, что в авиации до 70 % летных происшествий случается по вине человека. Более 56 % из общего числа происшествий, где обошлось без смертельного исхода, приходится на сенсомоторные акты. Около 52 % от числа трагических случаев сводятся к ошибкам категории "принятие решения". Ошибки человека являются основной причиной большинства аварий и других инцидентов на море. Ошибки человека вызвали от 60 до 80 % аварийных случаев, в то время как конструктивные недостатки оборудования дали лишь немногим более 10 %.


При определении надежности СЧМ необходимо учитывать следующее:


1. Показатели надежности должны быть едиными для всех звеньев СЧМ, по возможности включать в себя в явном виде показатели надежности ее отдельных звеньев - человека и машины.


2. При определении надежности СЧМ с методической точки зрения целесообразно представлять человека - оператора в качестве одного из звеньев СЧМ. Вместе с тем следует помнить, что человек является специфическим звеном СЧМ с присущими только ему особыми свойствами.


3. Необходимо выявить основные классы СЧМ и для каждого из них получить свои выражения для оценки надежности.


В качестве основного показателя надежности СЧМ следует принять вероятность безотказного, безошибочного и своевременного выполнения задачи системой определяемую через показатели надежности оператора и техники с учетом взаимного влияния их друг на друга. К числу показателя надежности техники относятся вероятность безотказной работы в течение времени и коэффициент готовности.


13.2. Показатели надежности оператора


Надежность оператора характеризуется показателями безошибочности, готовности, восстанавливаемости и своевременности.


Основным показателем безошибочности является вероятность безошибочной работы. Эта вероятность может вычисляться как на уровне отдельной операции, так и на уровне алгоритма в целом.


Для типовых, часто повторяющихся операций в качестве показателя безошибочности может использоваться также интенсивность ошибок. Эти показатели вычисляются, как правило, в расчете на одну выполненную операцию (алгоритм).


Важным показателем надежности является и коэффициент готовности оператора, представляющий собой вероятность включения оператора в работу в любой произвольный момент времени.


Введение показателей восстанавливаемости связано с возможностью самоконтроля оператором своих действий и исправления допущенных ошибок.


Показатели своевременности действия оператора вводятся потому, что правильные, но несвоевременные действия не приводят к достижению цели, т.е. дают тот же результат, что и совершенная ошибка. Основным показателем своевременности является вероятность выполнения задачи в течение времени.


Надежность деятельности оператора не остается величиной постоянной, а меняется с течением времени. Это изменение обусловлено как изменением условий деятельности, так и колебаниями состояния оператора.


Надежность человека - оператора в общем случае обусловлена тремя основными факторами:


- степенью инженерно - психологической согласованности техники с психофизиологическими возможностями оператора для решения возникающих у него задач;


- уровнем обученности и натренированности оператора при выполнении этих задач;


- его физиологическими данными, в частности особенностями нервной системы, состоянием здоровья, порогами чувствительности, а также психологическими особенностями его личности.


Потенциальные возможности оператора к надежной работе определяются двумя группами качеств, различающимися степенью их устойчивости.


Первая группа объединяет типологические свойства нервной системы, характеризующие протекание нервных процессов возбуждения и торможения. К этим свойствами относятся сила (или слабость) нервной системы, подвижность (или инертность), лабильность, характеризующая скорость возникновения и прекращения нервных процессов, и динамичность, которая характеризует быстроту и легкость приспособления нервной системы к новым условиям. Свойства нервной системы отличаются высокой консервативностью, они почти не поддаются изменению, воспитанию в процессе деятельности.


Свойства нервной системы сами по себе не являются ни "положительными", ни "отрицательными". Например, слабость выражается, с одной стороны, в малой выносливости нервной системы, но с другой - связана с повышенной чувствительностью к воздействиям малой интенсивности (для сильной нервной системы - наоборот). Понятно, что в зависимости от конкретной обстановки проявления силы или слабости нервной системы могут способствовать или препятствовать успешной деятельности.


Вторую группу качеств составляют свойства личности, которые менее устойчивы, чем свойства нервной системы: добросовестность, волевые качества, самообладание, интерес к деятельности, умение быстро замечать и поправлять ошибки, умение не мешать себе работать. Эту группу качеств можно формировать посредством обучения, воспитания, тренировок.


Однако в практической деятельности надежность оператора обычно в значительной мере зависит от характера решаемой задачи, условий работы, особенностей техники и т.п. Нужно иметь в виду значительные компенсаторные возможности личности человека - оператора, позволяющие в данном конкретном виде деятельности восполнить недостатки одних качеств за счет других. Например, оператор, отличающийся неустойчивостью внимания, рассеянностью, компенсирует эти недостатки приобретением навыка педантично выдерживать заученную программу действий, не полагаясь на способность к непроизвольному наблюдению.


Между надежностью оператора и технических устройств в системе "человек - машина" существует взаимное влияние. Как машина, так и оператор могут выводить из строя систему. Кроме того, машина из-за ее несовершенства может провоцировать отказы оператора. Человек, в свою очередь, тоже может при управлении машиной вызвать в ней отказы.


Однако человек может обнаруживать и устранять отказы машины в случаях их возникновения, может, даже при отдельных поломках машины, удерживать выходные параметры машины в заданных пределах и не допускать при этом ее полного отказа. Человек с его большими приспособительными и творческими возможностями самим фактом своего участия в системе управления способствует повышению ее надежности.


При конструировании человеко - машинных систем у машины может быть предусмотрена функция контроля состояния оператора и его управляющих действий, способность отфильтровывать его ошибки, в случае нарушения нормальной жизнедеятельности оператора автоматически резервировать его и таким образом предупреждать отказ системы.


Повышению надежности деятельности оператора способствует контроль за его работой со стороны другого оператора.


13.3. Методы расчета надежности СЧМ


Расчетные методы определения надежности СЧМ базируются на знании статистических данных о процессах выполнения оператором заданных функций, о надежности технических средств, влиянии различных факторов на надежность СЧМ, взаимном влиянии оператора и техники друг на друга, частотах наступления различных состояний СЧМ. Один из первых в нашей стране подходов к оценке надежности оператора был разработан Б. Ф. Ломовым. Наибольшее внимание при этом подходе уделяется анализу структуры деятельности оператора и динамике его работоспособности.


Проблема надежности оператора разрабатывалась также В. Д. Небылицыным в плане анализа индивидуально - типологических особенностей человека, обусловленных свойствами нервной системы.


Другой подход к определению надежности СЧМ разрабатывается в рамках обобщенного структурного метода. Деятельность оператора при этом подходе разлагается на ряд иерархических уровней, каждый из которых представляется в виде определенной структуры. Высшим является оперативный уровень, который представлен в виде структуры взаимодействия решаемых задач. Низшим является уровень отдельных операций, представляемый в виде структуры элементарных психофизиологических актов.


Для каждого уровня определяется безошибочность и своевременность выполнения его структуры, затем оба этих показателя путем перемножения приводятся к общему показателю вероятности выполнения задачи.


Далее производится "свертывание" полученных структур к более простым структурам с эквивалентными временными и надежностными характеристиками.


В упрощенном виде структурный метод находит практическое применение при расчете надежности СЧМ. Однако ему присущ и ряд недостатков, ограничивающих возможности его применения. Основными из них являются: нечувствительность метода к изменению режима и условий функционирования СЧМ, если только при этом не изменилась структура деятельности оператора; надежность СЧМ определяется для некоторого "усредненного" режима работы, при этом не учитывается динамика изменений этих режимов с течением времени.


Из рассмотрения особенностей структурного метода следует, что надежность оператора уменьшается с усложнением его деятельности. Однако опыт показывает, что это не всегда имеет место: зачастую более сложные операции выполняются человеком надежнее, чем простые. Человек является звеном, способным к саморегуляции.


У оператора, решающего ту или иную задачу, на основе имеющегося опыта формируется прогноз вероятности достижения цели, а также прогноз последствий, вытекающих из этого события и порождающих у человека определенные эмоциональные состояния. Под воздействием этих состояний происходит активизация психофизиологических процессов, направленная на мобилизацию энергетических ресурсов организма для успешного решения данной задачи. Поэтому даже одна и та же задача, выполняемая при разных условиях, может выполняться человеком с различной надежностью.


Для систем непрерывного типа показателем надежности является вероятность безотказного, безошибочного и своевременного протекания процесса управления в течение времени. Такое протекание процесса управления возможно в следующих случаях:


1) технические средства работают исправно;


2) произошел отказ технических средств, но при этом:


а) оператор безошибочно и своевременно выполнил требуемые действия по ликвидации аварийной обстановки;


б) оператор допустил ошибочные действия, но своевременно их исправил.


Для СЧМ смешанного типа показателем надежности является вероятность безотказного, безошибочного и своевременного решения стоящей перед системой задачи.


Задача может быть выполнена системой в том случае, если в требуемый момент времени оператор готов к приему поступающей информации, и, кроме того, в течение паузы и времени решения задачи аппаратура работала безотказно, оператор правильно и своевременно выполнил требуемые действия, или произошел отказ техники, но оператор своевременно устранил его и при решении задачи не допустил ошибок, или при безотказной работе аппаратуры оператор допустил ошибку, но своевременно устранил ее.


Для СЧМ дискретного типа показатель надежности такой же, как в предыдущем случае.


Задача системой может считаться выполненной, если:


а) в требуемый момент техника находится в исправном состоянии, не отказала в течение времени выполнения задачи, действия оператора были безошибочными и своевременными;


б) неготовая или отказавшая техника была своевременно восстановлена, операторы при решении задачи не допустили ошибок;


в) при безотказной работе аппаратуры оператор допустил ошибку, но своевременно исправил ее.


Вопросы и задания


1. Восстановите пробелы


1. Показатели надежности должны быть ... для всех звеньев СЧМ, по возможности включать в себя в явном виде показатели...ее отдельных звеньев - человека и машины.


2. При определении надежности СЧМ с методической точки зрения целесообразно представлять человека-оператора в качестве... ... ... Вместе с тем следует помнить, что человек является ...звеном СЧМ с присущими только ему особыми свойствами.


3. Необходимо выявить основные ...СЧМ и для каждого получить...выражения для оценки надежности.


Слова - помощники: свои, классы, одного из звеньев, специфические, едиными, надежность.


2. Исключите неточный ответ


Надежность оператора характеризуется показателями:


а) безошибочности


б) готовности


в) восстанавливаемости


г) своевременности


д) изнашиваемости


3. Выберите верный ответ


Вероятность включения оператора в работу в любой произвольный момент времени - показатель надежности оператора...


а) безошибочность


б) готовность


в) восстанавливаемость


г) своевременность


д) изнашиваемость


4. Прокомментируйте таблицу с точки зрения использования ее данных в определении надежности оператора


Влияние возраста на эффективность работы


Эффекты


Последствия


Рецепторы


Общее снижение эффективности


Для зрения требуется лучшее освещение. Для большинства видов работы в отношении слуха нет никаких последствий


Центральные процессы


Снижение способности к обработке информации


Потеря "связующей нити" при выполнении сложных повседневных обязанностей. Снижение разносторонности


Способность к физическому труду


Некоторый, но не быстрый спад, пока возраст не превысил 60 лет


Повышение значения рабочей позы при конструировании рабочего места. Можно продолжать выполнять тяжелую работу, если не требуется большая скорость


Компенсаторные эффекты


Накопление опыта. Сужение интересов


Расширение диапазона встречавшихся ситуаций. Повышение надежности


5. Безошибочное и своевременное протекание процесса управления в течение времени для систем непрерывного типа возможно в следующих случаях...


6. Для СЧМ смешанного типа показателем надежности является....


7. Для СЧМ дискретного типа показателем надежности является...


8. Задача системой может считаться выполненной, если...Восстановите пропуски:


а) в требуемый момент...находится в исправном состоянии, не отказала в течение времени выполнения задачи, действия...были безошибочными и своевременными;


б) неготовая или отказавшая...была своевременно восстановлена,...при решении задачи не допустили ошибок;


в) при безотказной работе... ...допустил ошибку, но своевременно исправил ее.


Тема 14. Принципы проектирования систем "человек - машина"


14.1. Возникновение и структура инженерно-психологического


проектирования


История развития техники в зависимости от способа учета человеческого фактора при проектировании, взглядов на место человека в проектируемой системе знает два различных подхода к проектированию.


Первый подход связан с развитием традиционного технического проектирования. Оно заключается в разработке отдельно взятых технических устройств без учета их взаимной связи. Особенности работы человека учитываются лишь интуитивно. Такой подход был возможен, пока техника была сравнительно проста. Такой подход существовал до 40-х годов.


На смену ему пришел новый подход, связанный с системотехническим проектированием. При таком подходе объектом проектирования являются не отдельные устройства, а единая техническая система с учетом всех взаимосвязей и взаимного влияния отдельных устройств друг на друга. Особенностью данного проектирования является то, что в нем специально был поставлен вопрос об учете человеческого фактора. Объектом проектирования является не просто техническая система, а единый комплекс "человек - машина".


Проектирование системы при таком подходе состоит из трех основных частей: технического, художественного и инженернопсихологического. Техническое проектирование заключается в разработке технической части системы. Художественное проектирование необходимо для обеспечения требуемых потребительских свойств системы: красоты, привлекательности и др. Оно предполагает учет свойств эмоционально-мотивационной сферы человека, создание у него определенного эстетического отношения к продукту проектирования.


Инженерно - психологическое проектирование заключается в решении всех вопросов, связанных с включением человека в проектируемую систему. Задачами являются: создание проекта деятельности человека, согласование, стыковка технического и "человеческого" проектов и создание на основе этого обобщенного проекта системы "человек - машина".


Проектирование начинается с анализа задач, которые должна решать система. Затем - распределение функций между человеком и техникой по решению этих задач. Оптимизация должна осуществляться по обобщенному критерию.


После того, как определены исполнители (человек или техника), для каждой из задач проводится проектирование групповой деятельности - распределение функций между отдельными операторами. Должны быть определены типы и количество рабочих мест, необходимые информационные связи между отдельными операторами.


После этого следует собственно проектирование деятельности оператора. Этот этап условно можно разделить на две фазы: проектирование внутренних средств деятельности оператора (требования к психофизиологическим характеристикам человека) и проектирование технических средств его деятельности (общая компоновка рабочего места).


Последний этап проектирования - инженерно - психологическая оценка проекта и сравнение полученных результатов с требуемым техническим заданием на систему. Оценке подлежат основные характеристики СЧМ (надежность, быстродействие, стоимость и др.), условия работы персонала, конструкция системы и особенности организации рабочих мест операторов. Данный этап представляет собой циклический процесс. Цикличность заключается в необходимости решения всех перечисленных задач на каждой из стадий. При этом на каждой последующей стадии разработанный проект уточняется и улучшается. Следовательно, в ходе проектирования осуществляется последовательная оптимизация проекта СЧМ.


14.2. Содержание работ по учету человеческого фактора


на различных стадиях проектирования


Основными вопросами учета человеческого фактора, подлежащими согласованию, являются: эксплуатационная надежность системы в различных режимах с учетом работы операторов; количество и функции операторов, предполагаемый уровень их подготовки и сроки обучения, условия их работы; принципы построения, тип и требования к техническим средствам подготовки операторов; порядок испытаний и оценки соответствия выполненных работ по учету человеческого фактора.


Уже на этапе проектирования необходимо провести предварительное определение требований к операторам, прежде всего к тем психофизиологическим характеристикам, которыми они должны обладать, и требуемой степени их квалификации.


На стадии эскизного проектирования продолжается процесс предварительного проектирования деятельности операторов. Это заключается в разработке рациональных методов и способов выполнения ими своих функций, определении характера и режима их работы. Заканчивается эта стадия уточнением требований к психофизиологическим характеристикам операторов, обоснованием методик их отбора и обучения.


На стадии технического проектирования обычно появляется возможность более обоснованного распределения функций между человеком и техникой, а также отдельными операторами.


После этого проектируются с подробной детализацией средства взаимодействия операторов с технической частью системы на всех рабочих местах. При необходимости целесообразно изготовить макет рабочего места.


На этой стадии следует приступить к разработке программы и методик испытаний и инженерно - психологической оценки проектируемой системы. Обратить внимание на оценку работы операторов - определению временных затрат, вероятного числа ошибок при выполнении каждой функции, степени и характера загрузки оператора, его производительности, реальных и предельно допустимых норм деятельности.


С помощью разработанных методик можно провести испытания на макете рабочего места. На этой же стадии проектирования обычно разрабатываются проекты технического описания и инструкции по эксплуатации системы.


Заканчивается техническое проектирование оценкой пропускной способности системы и аналитическим расчетом надежности, точности, быстродействия и эффективности системы "человек - машина".


Рабочее проектирование начинается с разработки методических указаний на конструирование аппаратуры в соответствии с общими инженерно - психологическими требованиями. Здесь же обычно осуществляется изготовление опытного образца аппаратуры и намечаются программы испытаний с целью проверки соответствия его характеристик требованиям учета человеческого фактора.


После того как будут разработаны необходимые программы и методики, можно приступить к проверке опытного образца на соответствие техническим требованиям.


Анализ данных позволяет вскрыть имеющиеся недоработки и учесть их при модернизации данной системы и проектировании новых систем.


14.3. Общие инженерно-психологические требования


к проектированию систем "человек - машина"


В результате проектирования необходимо обеспечить заданные характеристики (надежность, точность, быстродействие и др.) всей системы "человек - машина", соблюдение оптимальных и предельно допустимых норм деятельности оператора.


При выборе способа, формы и характера представления информации оператору необходимо учитывать возможности органов восприятия и другие психофизиологические характеристики человека.


Система при необходимости должна иметь встроенные устройства контроля работоспособности оператора, научнообоснованное распределение функций между человеком и техникой, а также между отдельными операторами.


При разработке технических средств одновременно должны решаться и вопросы согласования индикаторов и органов управления с характеристиками человека.


При проектировании любого компонента рабочего места следует учитывать принципы: принцип функциональной организации, значимости, последовательности, частоты использования, удобства и безопасности эксплуатации, ремонтопригодности и др.


14.4. Возможные методы решения отдельных задач


инженерно-психологического проектирования


Исходной фазой проектирования является анализ объекта управления, его статистических и динамических характеристик, возможных потоков информации. Там, где это возможно, такой анализ можно проводить на объекте, являющемся прототипом проектируемого.


Если прототипа не имеется, то для проведения анализа может быть построена математическая модель функционирования объекта управления и деятельности оператора по управлению им.


В основе построения моделей, описывающих поведение объекта управления и воздействие на него оператора, может использоваться различный математический аппарат. Наибольшее распространение в инженерной психологии получили методы теории информации, массового обслуживания, автоматического регулирования.


В простейших случаях для реализации модели применяются аналитические методы, в более сложных случаях ее реализация осуществляется методом статистического моделирования с использованием ЭВМ. В результате решения модели определяются возможные и допустимые характеристики поведения объекта управления.


После получения представления об общем характере поведения объекта управления и результатах воздействия на него оператора можно приступать к решению задачи распределения функций между человеком и техническими устройствами.


На ранних этапах проектирования основное применение находит качественный метод, согласно которому распределение функций между человеком и техникой производится в соответствии с преимущественными возможностями каждого из них.


На поздних этапах проектирования могут быть применены более точные количественные методы распределения функций.


Каждый элемент функциональной структуры может быть реализован с помощью различных технических устройств или человеком - оператором. Задача распределения функций состоит в том, чтобы для заданной функциональной структуры подобрать такой вариант реализации отдельных блоков, который делает эффективность системы максимальной.


Рассмотренный метод распределения функций не является единственно возможным. Кроме него существуют и другие. Интересный метод, основанный на применении экспертных оценок, предложен Харьковским филиалом. Сущность его заключается в следующем.


Экспертная комиссия, в состав которой входят высококвалифицированные специалисты (конструкторы, технологи, инженеры), производит отбор параметров технологического процесса, которые необходимы, по ее мнению, оператору для управления последним. Эти параметры подлежат выводу на информационную модель. Для каждого из них определяются следующие показатели: ранг, приоритет, частота использования при управлении технологическим процессом, требуемые средства реализации данного параметра. За окончательное решение принимаются среднеарифметические значения оценок отдельных экспертов. В результате проведения этой работы определяется перечень задач, решаемых оператором при управлении производственным процессом.


Следующей задачей ИПП (инженерно - психологического проектирования) является распределение функций между отдельными операторами. Исходя из возможной структуры процесса управления и особенностей групповой деятельности, выбирается приемлемая структура группы. При выборе следует стремиться к упрощению структуры, но при этом следить, чтобы не допустить перегрузки оператора. Также необходимо проверить величину коэффициентов взаимного влияния и обеспечить их допустимые значения. Затем определяется положение лидера и ведомых в группе и формулируются основные требования к ним. В итоге определяется необходимое количество рабочих мест, их иерархия, необходимые информационные связи между отдельными операторами и возможные методы технической реализации этих связей.


Определив роль и место оператора в проектируемой системе, можно приступить к обоснованию тех технических средств, с которыми предстоит работать оператору. Производится компоновка рабочего места оператора и выбирается архитектурно - планировочное решение интерьера пункта управления.


Как правило, окончательный вариант построения рабочего места получается не сразу. Проектирование деятельности должно включать в себя решение следующих задач:


- разработка алгоритма деятельности оператора, проверка возможности своевременного и точного выполнения разработанного алгоритма;


- определение требований к психофизиологическим характеристикам оператора, степени их обученности и профессиональной пригодности;


- разработка рекомендаций по формированию у операторов требуемых качеств;


- разработка методов и устройств контроля за деятельностью оператора; разработка методов и устройств для проведения тренировок.


В ходе проектирования должны быть разработаны также средства контроля за деятельностью операторов. Этот контроль может осуществляться в двух направлениях. Во - первых, это контроль результатов работы оператора, т.е. контроль направленности и своевременности выполнения предписанного ему алгоритма. Во - вторых, необходимо контролировать и внутреннее, психофизиологическое состояние оператора в процессе работы, т.е. нужно определить то напряжение, которое испытывает оператор во время работы.


Только системный подход к решению задач проектирования может обеспечить высокие значения показателей функционирования СЧМ.


Вопросы и задания


1. Раскройте сущность традиционного технического проектирования


2. Раскройте сущность системотехнического проектирования


3. Заполните пропуски


Проектирование системы при системотехническом проектировании состоит из трех частей...


4. Восстановите последовательность


Порядок проектирования: 1) распределение функций между человеком и техникой; 2) собственно проектирование деятельности оператора; 3) анализ задач; 4) распределение функций между отдельными операторами; 5) инженерно-психологическая оценка проекта.


5. Раскройте сущность содержания работы по учету человеческого фактора на следующих стадиях проектирования: проектирование, эскизное проектирование, оценка пропускной способности системы


6. Перечислите общие инженерно-психологические требования к проектированию систем "человек-машина"


7. Исключите неточный ответ


Наибольшее распространение в инженерной психологии получили методы...


а) теории информации


б) массового обслуживания


в) автоматического регулирования


г) аналитические


8. Проектирование деятельности должно включать в себя решение следующих задач...


Тема 15. Инженерно-психологическая оценка систем


"человек - машина"


15.1. Общие сведения об инженерно-психологической оценке


Для обеспечения высоких характеристик системы "человек-машина", связанных с учетом человеческого фактора, на каждом из этапов (проектирование, производство и эксплуатация) должна проводиться инженерно-психологическая оценка, которая заключается в определении основных характеристик деятельности оператора, его рабочего места и системы "человек-машина" в целом.


По своим результатам инженерно-психологическая оценка может быть качественной, количественной и комбинированной. При количественной оценке определяются числовые значения оцениваемых параметров, они могут быть получены одним из следующих способов: расчетным, экспертным или экспериментальным.


При качественной оценке числовые значения оцениваемых параметров не определяются, а суждения о них выносятся, как правило, в двоичной форме: лучше - хуже, больше-меньше, удовлетворяет заданным требованиям - не удовлетворяет им и т.д.


По своему характеру инженерно-психологическая оценка может быть двух видов - статической и динамической. Статическая заключается в оценке тех или иных качеств системы без учета процесса ее функционирования. Примером ее является оценка расположения индикаторов и органов управления в сенсорном и моторном полях, оценка надежности оператора и системы в целом для некоторых "усредненных" режимов. Кроме этого, должны быть оценены алгоритмы и характер работы оператором. Поэтому обязательным условием является проведение также и динамической оценки. Суть - в оценке системы по результатам работы операторов и с учетом результатов работы в течение определенного промежутка времени. Данная оценка является главной, по результатам которой принимаются те или иные решения об оцениваемой системе.


По режиму работы СЧМ: при проведении регламентных работ, при поиске и устранении неисправностей, при контроле функционирования.


По способу оценки: экспериментальными методами, с использованием моделирующих стендов, методами математического моделирования, которые позволяют, не имея еще реальной системы, предсказать результаты деятельности оператора.


Основными из особенностей, которые необходимо учитывать при проведении оценки, являются следующие.


1. В процессе работы человек непрерывно обучается, что приводит к улучшению характеристики его работы. Это затрудняет воспроизводство испытаний, ибо при повторных испытаниях человек является более подготовленным, чем при предыдущих.


2. Изменение характеристик деятельности человека наблюдается на протяжении рабочего дня.


3. Все характеристики работы оператора в силу подверженности влияния большего числа объективных и субъективных факторов имеют характер случайных величин, поэтому при их определении и регистрации обычно используются статистические методы.


Выводы, касающиеся проведения инженерно-психологической


оценки


Во-первых, должны быть четко определены основные режимы функционирования системы "человек - машина", для каждого из них необходимо определить все возможные состояния оператора и системы в целом, для которых должна быть получена инженерно - психологическая оценка.


Во-вторых, полученные для тех или иных состояний результаты должны быть обработаны статистическими методами, а также методами логического анализа.


Соблюдение этих условий способствует повышению качества оценки и достоверности ее результатов. Значение инженерно-психологической оценки возрастает в связи с внедрением ГОСТа. Согласно стандарту, при аттестации промышленной продукции наряду с другими должен определяться и эргономический показатель качества. Этот показатель учитывает целый комплекс свойств человека (в том числе психофизиологических и психологических), проявляющихся в различных производственных условиях.


15.2. Особенности проведения инженерно-психологической оценки


при проектировании, производстве и эксплуатации систем


"человек - машина"


Инженерно-психологическая оценка должна проводиться на каждом из этапов создания СЧМ - проектировании, производстве и эксплуатации.


Инженерно-психологическая оценка при проектировании СЧМ проводится в следующих целях:


для проверки соответствия выполненного проекта или его отдельных частей запланированным требованиям;


для сравнения между собой различных вариантов проекта или его отдельных частей и выбора наилучшего;


для уточнения характеристик, полученных на предыдущих этапах проектирования.


Инженерно-психологической оценке в ходе проектирования подлежат:


- характеристики деятельности оператора (надежность, быстрота, напряженность и др.);


- организация системы "человек-машина" и прежде всего организация взаимодействия между человеком и техническими устройствами;


- рабочие места операторов в целом и отдельные элементы рабочих мест (пульт управления, средства отображения и ввода информации, рабочее кресло и т.д.);


- алгоритмы и нормы деятельности оператора;


- требуемая степень обученности и профессиональной подготовки операторов;


- условия внешней среды.


Инженерно-психологическая оценка проводится в течение всего процесса проектирования системы - от первоначальных идей проекта до испытаний опытного образца. Оценка начинается с составления цикла разработки системы, под которым понимается протекающий во времени процесс последовательных операций, относящихся к проектированию, изготовлению и испытанию системы. В цикл входит несколько этапов.


1. Определение общего назначения системы и требований к ней. Определяются особенности и некоторые ограничения, накладываемые на конструкцию. Заканчивается этап описанием основных задач системы, общего плана ее создания и ограничений при проектировании и эксплуатации.


2. Оценка общего плана системы. Определяется структура и функции системы, структурная схема системы и ее важнейших подсистем. Оценка распределения функций между человеком и техническими устройствами; детальное описание задач оператора; разработка критериев оценки узлов и системы в целом. Этот этап является самым сложным.


3. Детальное изучение системы и доводка проекта. Эта работа начинается с оценки чертежей отдельных подсистем. С помощью чертежей выясняются вопросы: внешний вид, размеры и соотношения оборудования, расположение органов индикации и управления.


4. Предварительное рассмотрение конструкции и макета. Чаще всего макетируются лишь определенные блоки, но не система в целом. На макетах проводятся экспериментальные исследования работы оператора с тем или иным оборудованием.


5. Рассмотрение конструкции в деталях. Основное внимание уделяется тем элементам конструкции, с которыми в основном придется иметь дело оператору. Тщательно проверяются средства отображения информации, органы управления, рабочие места в целом.


6 и 7. Изготовление и оценка опытного образца. Испытание опытного образца. Производится оценка опытного образца. Основная задача этого этапа - оценка удобства эксплуатации и определение основных характеристик системы. Под удобством эксплуатации понимается совокупность таких свойств, которые исключают непроизвольные затраты времени, сил и средств и обеспечивают легкость, простоту и безопасность эксплуатации (количество обслуживающего персонала, организация рабочих мест операторов, доступность и ремонтопригодность аппаратуры, методы контроля и оценки качества функционирования аппаратуры, инструменты, техническая документация, контрольно - измерительные приборы).


В ходе испытаний опытного образца определяются основные характеристики системы: надежность, пропускная способность, быстродействие.


Эффективность функционирования СЧМ зависит не только от качества проектирования, но и от качества изготовления ее на заводе.


Объектом инженерно-психологической оценки должны быть не только условия труда на данном рабочем месте, но и производственный процесс в целом с учетом влияния его на результаты труда отдельных работников.


Под производственным процессом будем понимать изменение во времени комплекса производственного оборудования, производящего определенные изделия. При этом следует иметь в виду, что производственный процесс всегда нуждается в участии человека.


Инженерно-психологической оценке в процессе производства подлежат:


- сложность выполняемой работы (соответствие разряда рабочего требуемому разряду работ);


- количество времени на выполнение работы;


- время суток выполняемой работы;


- качество конструкторско-технологической документации, с которой работают люди в процессе производства технических систем;


- количество конструкторских изменений в проектно-конструкторской документации;


- соответствие характера работы возможностям анализаторов работающего человека;


- условия внешней среды на рабочем месте;


- взаимоотношения работника с коллективом и руководителями, психологический климат в цехе, бригаде, участке;


- условия семьи и быта.


Особое внимание следует уделить проверке соответствия характера работы возможностям анализаторов человека (при производстве микроминиатюрной аппаратуры). Нужен микроскоп, увеличительное стекло.


Используется мнение экспертов (10-15 человек), в результате которого определяются наиболее значимые факторы, влияющие на надежность работы исполнителя.


После завершения всех работ по проектированию и производству системы полезно проанализировать ее работоспособность и провести наблюдения за деятельностью обслуживающего персонала в условиях реальной ее эксплуатации.


Инженерно-психологическая оценка эксплуатируемых систем производится в следующем порядке:


1. Знакомство с системой осуществляется по ее техническим описаниям и инструкциям по эксплуатации.


2. Строится структурная схема системы, отражающая связи отдельных подсистем, потоки информации и протекание процессов управления. Особо выделяются "человеческие звенья".


3. Целесообразно описать возможные изменения внешней обстановки, приводящие к развитию экстремальных ситуаций.


4. Для всех режимов необходимо выяснить, в каких случаях и по каким причинам чаще всего возникают отказы, ошибки, каковы их последствия и частота появления.


5. Инженерно-психологическая оценка рабочих мест. Общая характеристика. Определяется, каким образом осуществляется взаимодействие человека и техники. Оценивается площадь и объем помещения, факторы жизнеобеспечения, условия производственной среды.


6. Функции оператора рассматриваются как для нормальных режимов работы, так и для различного рода экстремальных ситуаций.


7. На основании всех полученных данных формируется заключение об эффективности системы, даются рекомендации по модернизации


При проведении инженерно-психологической оценки эксплуатируемых систем широко используются такие методы исследования, как наблюдение, хронометраж, профессиограмма и др. Для оценки состояния оператора - физиологические методы. Большое значение имеют и математические модели взаимодействия оператора и техники.


15.3. Инженерно-психологическая оценка рабочего места


по чертежам общего вида


Поскольку на стадиях проектирования будущая СЧМ существует, как правило, лишь в чертежах, возникает необходимость разработки методов проведения инженерно-психологической оценки рабочего места по чертежам общего вида.


Такая оценка заключается в проверке выполнения антропометрических и психофизиологических требований, предъявляемых инженерной психологией:


- к размерам пульта управления;


- к размещению индикаторов и органов управления;


- к размерам отдельных индикаторов;


- к светотехническим характеристикам индикаторов;


- к взаимному расположению индикаторов и органов управления.


Ширина пульта определяется горизонтальным размером второстепенной зоны расположения индикаторов, ограниченной зоной периферического зрения.


Высота пульта зависит от характера рабочего места. Если оператору по условиям работы не требуется наблюдение за пространством, расположенным позади пульта, то максимальная высота пульта управления определяется высотой расположения глаз человека и вертикальным размером второстепенной зоны индикаторов. 30 градусов - рекомендуемый угол периферического зрения.


В том случае, когда оператор должен наблюдать пространство за пультом управления, для определения максимальной высоты пульта нужно иметь в виду, что рекомендуемый угол обзора в вертикальной плоскости вниз от линии взора составляет 45 градусов.


Часто используемые и наиболее важные индикаторы и органы управления должны находиться в центральной зоне, а органы управления - в зоне максимальной досягаемости.


Размеры отдельного индикатора определяются максимальным количеством знаков, которые должны отображаться на индикаторе, допустимыми размерами самого символа и расстоянием между ними.


Оптимальное расстояние между знаками равняется половине ширины знака, расстояние между строками знаков - половине высоты. Минимальное расстояние от краев индикатора до ближайшего знака равно ширине знака.


Основными светотехническими характеристиками индикаторов, подлежащими инженерно-психологической оценке, являются контраст и яркость изображения, а также число пороговых контрастов.


Заключительным шагом в оценке рабочего места по чертежам общего вида является оценка взаимного расположения индикаторов и органов управления с учетом принципов: функционального соответствия, объединения, совмещения стимула и реакции, важности и частоты использования, последовательности действий.


Оценку принципов оптимизации лучше всего проводить методом экспертных оценок.


Принципы оптимизации


1. Принцип соответствия психофизиологическим особенностям человека: стереотип действия человека при разработке сигналов и органов управления, на которые человек воздействует своими движениями.


2. Принцип оптимального кодирования информации; смысловая информация должна быть закодирована таким образом, чтобы ее обработка требовала наименьших усилий оператора.


3. Принцип однозначности действия оператора: нельзя допускать таких конструктивных решений, которые ведут к появлению ошибочных действий или длительного выбора правильного решения.


Рабочее место, удовлетворяющее всем рассмотренным выше требованиям, считается прошедшим статическую оценку. Окончательное суждение о качестве рабочего места может быть вынесено в результате проведения динамической оценки.


15.4. Оценка сложности алгоритма трудовой деятельности оператора


Схема проведения инженерно-психологической оценки выглядит следующим образом. Вначале проводится статическая оценка (размеры рабочего места и его отдельных элементов, размещение индикаторов и органов управления, светотехнические характеристики индикаторов и т.д.) Затем выявляются различные режимы работы СЧМ, для каждого из них определяются задачи оператора и проводится оценка сложности алгоритмов их решения. При необходимости с помощью предельно допустимых норм деятельности (они определяют появление различных состояний системы "человек - машина": дефицита времени, информационной перегрузки и др.) в динамике оценивается сложность решения всего потока задач.


Вопросы и задания


1. Исключите неверный ответ


По своим результатам инженерно-психологическая оценка может быть:


а) качественной


б) количественной


в) комбинированной


г) динамической


2. Выберите верный ответ


Суть ее заключается в оценке системы по результатам работы операторов и с учетом результатов работы в течение определенного промежутка времени. Данная оценка является главной, по результатам которой принимаются те или иные решения об оцениваемой системе:


а) качественная


б) количественная


в) комбинированная


г) динамическая


3. Основными особенностями, которые необходимо учитывать при проведении оценки, являются следующие...


4. Какова цель проведения инженерно-психологической оценки при проектировании СЧМ?


5. Выберите неточный ответ


Инженерно-психологической оценке в ходе проектирования подлежат:


а) характеристики деятельности оператора


б) организация взаимодействия между человеком и коллективом


в) рабочие места операторов


г) алгоритмы и нормы деятельности оператора


д) требуемая степень обученности и профессиональной подготовки операторов


е) условия внешней среды


6. Восстановите последовательность


В цикл разработки системы проектирования входит ряд последовательных этапов:


1) рассмотрение конструкции в деталях; 2) определение общего назначения системы и требований к ней; 3) изготовление и оценка опытного образца; 4) оценка общего плана системы; 5) предварительное рассмотрение конструкции и макета; 6) Детальное изучение системы и доводка проекта.


7. Инженерно-психологической оценке в процессе производства подлежат...


8. Восстановите последовательность


Инженерно-психологическая оценка эксплуатируемых систем производится в следующем порядке:


1. Целесообразно описать возможные изменения внешней обстановки, приводящие к развитию экстремальных ситуаций.


2. Инженерно-психологическая оценка рабочих мест.


3. На основании всех полученных данных формируется заключение об эффективности системы, даются рекомендации по моделированию.


4. Знакомство с системой осуществляется по ее техническим описаниям и инструкциям по эксплуатации.


5. Строится структурная схема системы, отражающая связи отдельных подсистем, потоки информации и протекания процессов управления.


6. Для всех режимов необходимо выяснить, в каких случаях и по каким причинам чаще всего возникают отказы, ошибки, каковы их последствия и частота появления.


7. Функции оператора рассматриваются как для нормальных режимов работы, так и для различного рода экстремальных ситуаций.


9. Инженерно-психологическая оценка рабочего места заключается в проверке выполнения антропометрических и психофизиологических требований, предъявляемых инженерной психологией к...


10. Раскройте сущность принципов оптимизации, используемых в оценке рабочего места оператора


Тема 16. Профессиональный отбор и обучение операторов


16.1. Понятие о профессиональном отборе


Обеспечение максимальной эффективности работы систем управления с участием человека обычно включает несколько взаимосвязанных путей. Один из них - приспособление машины к человеку. Этот путь состоит в разработке таких конструктивных решений, которые наиболее полно соответствуют психологическим и психофизиологическим возможностям человека. Большое значение имеет также приспособление человека к новым условиям труда.


В начале ХIХ века во многих странах широкое распространение получила психотехника, в которой проблема профессионального отбора занимала центральное место. Некоторые ее представители утверждали, что человек и профессия должны подходить друг к другу, как болт и гайка, а потому и профессиональный отбор должен охватывать все виды деятельности.


Появление профессиональной ориентации обычно связывают с появлением первого кабинета профориентации в Страсбурге в 1903 году и бюро по выбору профессий в Бостоне (США) в 1908 году. Работа первых профориентационных служб основывалась на "трехфакторной модели"


Ф. Парсонса, когда у претендента на те или иные профессии выявляли способности и психологические качества, соотносили их с требованиями профессий и уже на основании этого выдавали рекомендации о пригодности или непригодности человека к данной профессии. Такая работа впервые строилась на научной основе: использование самой идеи соотнесения характеристик человека с профессией в качестве основного критерия. Совокупность качеств, необходимых для профессии, лежит в основе профпригодности.


Профессиональный отбор - процедура вероятностной оценки профессиональной пригодности человека, изучение возможности овладения им определенной специальностью, достижения требуемого уровня мастерства и эффективного выполнения профессиональных обязанностей.


Профессиональная пригодность - совокупность психологических и психофизических свойств, а также специальных знаний, умений и навыков, необходимых для достижения приемлемой эффективности труда. В понятие профпригодности также входит удовлетворение, переживаемое человеком в процессе самого труда и при оценке его результатов. Профессиональная пригодность не врожденное качество человека. Она формируется в ходе длительного профессионального труда, протекающего в определенных социально - экономических условиях. В профессиональном отборе выделяют 4 компонента: медицинский, физиологический, педагогический и психологический. По своей сути и критериям профотбор является социально-экономическим мероприятием, а по методам - медико-биологическим и психологическим.


Понятия "профессиональный отбор" и "психологический отбор" часто отождествляются, т.к. сущностью последнего является диагностика и прогнозирование способностей. Основные этапы психологического профессионального отбора:


1. Извлечение и первичная обработка необходимой исходной диагностической информации.


2. Формулирование прогнозов способности к данному виду профессиональной деятельности и оценка предполагаемого уровня пригодности обследуемого.


3. Верификация прогнозов на основе данных о фактической эффективности профессиональной деятельности отобранных лиц.


Система психологического профессионального отбора включает комплекс специальных диагностических методик, технических средств и стандартизованных процедур. Также используются приемы обобщения, интерпретации полученной диагностической информации и составление прогнозов успешности деятельности.


Условием, определяющим практическую целесообразность психологического профотбора, является доказанность его социально-экономической оправданности, наличие обоснованной и апробированной системы отбора, опытных специалистов - диагностов.


Основой для разработки методов профессионального отбора является учение о способностях человека.


Под способностями в психологии понимают комплекс свойств человека, являющихся условием успешного овладения определенными видами деятельности, совершенствования в них и достижения высоких результатов. Различают способности общие (хорошая долговременная и оперативная память, способность сосредоточивать или распределять внимание и т.д.) и специфические (музыкальный слух).


Когда выдвигают молодого работника на какую - либо организационную работу и мотивируют это выдвижение "хорошими организационными способностями", то, конечно, не думают при этом, что обладать "организационными способностями" - значит обладать "организационными навыками и умениями". Дело обстоит как раз наоборот: мотивируя выдвижение молодого и пока еще неопытного работника его "организационными способностями", предполагают, что, хотя он, может быть, и не имеет еще необходимых навыков и умений, благодаря своим способностям он сможет быстро и успешно приобрести эти умения и навыки.


Природной предпосылкой способностей являются задатки, т.е. некоторые прирожденные способности. Связь между способностями и задатками не является однозначной. На основе сходных задатков могут развиваться различные способности, и, наоборот, на основе различных задатков могут развиваться сходные способности.


По своим психофизиологическим свойствам люди различаются, и эти различия важно учитывать. Большинство свойств в силу пластичности человеческого организма развивается и изменяется в процессе индивидуальной жизни. Направленное воспитание и обучение, безусловно, дает положительный эффект. Однако степень этого эффекта зависит от объема оперативной памяти, порогов ощущения и т.д. Профессиональный психологический отбор необходим, т.к. ставит задачу выявить таких лиц, у которых процесс обучения дает максимальный эффект при минимальном времени обучения.


В результате работ И.П. Павлова, показавшего, что основа различных типов высшей нервной деятельности определяется силой, подвижностью и уравновешенностью основных нервных процессов - возбуждения и торможения, началось настоящее научное исследование индивидуальных психологических различий. Дальнейшее изучение этого вопроса, проведенное Б. М. Тепловым и В.Д. Небылицыным, показало наличие у человека четырех основных свойств нервной системы: силы, динамичности, подвижности и лабильности. Каждое из них характеризуется тремя показателями: по возбудительному процессу, тормозному и их балансу (уравновешенности). Психофизиологические особенности человека определяются не только основными свойствами нервной системы, но и многими другими качествами, которые пока менее изучены. Поэтому необходимо применять различные методические приемы, исходя из представлений о системе свойств человека.


Человек не может быть охарактеризован только с точки зрения, например, определяющих выполнение операций по переработке информации особенностей. Необходимо знать его эмоциональную устойчивость, волевые качества и т.д. Поэтому, как правило, при психологическом отборе приходится применять большое число методов, раскрывающих различные свойства человека, важные для того или иного вида деятельности.


16.2. Принципы и методы отбора


В качестве первого принципа отбора следует назвать этапность.


Наиболее перспективным представляется проведение трехэтапного отбора специалистов.


Первый этап - отбор по медицинским показаниям. Задача первого этапа негативная, т.е. определение непригодности того или иного контингента.


Вторым этапом отбора должно быть определение степени пригодности того или иного индивидуума для выполнения профессиональных обязанностей или для обучения. Основной трудностью является установление объективных критериев. Эти критерии изменяются под влиянием ряда условий, в частности факторов внешней среды, допустимого времени тренировки и обучения и т.д. Отсюда вытекает необходимость деления всего контингента на три группы: безусловно пригодных, условно пригодных и непригодных.


К безусловно пригодным относятся лица, которые будут успешно выполнять свои профессиональные обязанности. К группе условно пригодных должны быть отнесены две категории. В одну из них войдут лица, которые будут справляться со своими обязанностями, но в своей работе будут допускать ошибки, обусловленные некоторыми изменениями параметров действующих на них факторов. В другую категорию войдут лица, нуждающиеся в увеличении сроков обучения и изменении режимов тренировки.


Наконец, в группу непригодных будут входить все те лица, работа которых в качестве специалистов может безусловно снизить эффективность и надежность системы "человек-машина".


Третий этап отбора является контрольным. В его задачу входит, во -первых, своевременное выявление среди обучающихся или уже работающих специалистов тех лиц, которые не могут выполнять свои функции вследствие появления неблагоприятных изменений их первоначального состояния, и во-вторых- определение точности и правильности первых этапов отбора и выявление их слабых сторон.


Второй принцип состоит в том, что отбор должен быть активным. Под активным отбором понимается: максимальное приспособление систем отображения и органов управления машины, с которыми взаимодействует человек, к его функциональным характеристикам; рациональная автоматизация ряда операций; разработка эффективных средств обучения; оптимизация режимов тренировки; внедрение средств повышения функциональных характеристик человека. Рядом исследований было показано, что путем специальной индивидуализированной тренировки можно существенно улучшить такие качества, как чувство времени, скорость реакции и др.


Изучение особенностей человека, как правило, основывается на использовании трех методических приемов: беседы, наблюдения и самоотчета.


1. Метод беседы.


Типовая схема беседы. Анкетные данные, анамнез, занятие родителей, состав, материальное положение семьи, особенности школьного периода (преобладающие интересы, здоровье, успеваемость, дисциплина). Характеристика трудовой деятельности (интерес к работе, темп, утомляемость, поощрения, взыскания, частота смены работы). Какие качества тренировались в процессе трудовой деятельности? Вид и форма труда, форма и объект тренировки, контакты с партнерами по работе. Употребление алкоголя, табака. Почему начал их употреблять? Какова реакция организма?


Направленность личности. Склонности и увлечения. Какие цели ставит перед собой в жизни? Участие в общественной работе. Чем охотнее всего занимается в свободное от работы время?


Характерологические особенности. Поведение в опасных, стрессовых ситуациях; эмоциональные особенности; время наступления физической усталости в процессе трудовой деятельности; организация системы восприятий; необходимость для продуктивной работы специальных условий.


Наличие или отсутствие резких конфликтов с другими людьми. В чем они выражаются? Как переносит необходимость ожидания: спокойно, нетерпеливо, с сильным раздражением?


Как переходит от одного вида деятельности к другому - легко или с трудом? Творческая инициатива и активность в работе, общественной деятельности. Поведение перед публичным выступлением. Есть ли специфические страхи? Как быстро успокаивается после волнения? Умение сохранять внешнее спокойствие. Критичность по отношению к себе. Как оценивает свои склонности, достоинства, недостатки?


Особенности памяти, мышления. Особенности модальности. Что лучше запоминается и сохраняется в памяти: числа, имена, смысловые сообщения?


Практический или теоретический склад мышления?


Ряд особенностей имеют беседы, направленные на выяснение социально - психологических вопросов.


2. Метод наблюдения.


1) Пассивный метод наблюдения. Экспериментатор проводит наблюдения за испытуемым в различных ситуациях, создаваемых самой жизнью.


2) Активный метод наблюдения. Этот метод называют еще "естественным экспериментом" или "ситуационным тестом".


Естественный эксперимент может играть большую роль в оценке эмоционально - волевых и мотивационных качеств человека.


Для повышения надежности получаемых таким образом материалов К. К. Платонов разработал метод независимых психологических характеристик.


Наиболее полную информацию дает тренажерный метод, поскольку он позволяет вести эксперимент по строгой программе, количественно оценить как поступающую к человеку информацию, так и ответные реакции человека, т.е. учитывать и регулировать большинство объективных факторов, определяющих поведение человека.


16.3. Обучение операторов


Отбор имеет ограниченную сферу применения, обучение универсально. Производственное обучение и повышение квалификации имеют много организационных форм. К ним относятся: индивидуальное и бригадное обучение, профессиональное обучение, школы новаторов производства, самообучение. Основной приток и обучение новых квалифицированных рабочих на производстве происходит по двум каналам: непосредственно на предприятии и подготовка в системе производственного обучения.


Чтобы найти наиболее эффективные пути и методы обучения, необходимо знать закономерности процесса овладения знаниями, навыками и умениями.


В общем смысле профессиональные знания - это та информация, которую усваивает человек в процессе профессионального обучения и деятельности. Одним из существенных свойств знаний оператора является такая ее организация, которая обеспечивает возможность легкого перевода (трансформации) наглядных представлений в понятия и - наоборот.


Чтобы это осуществить, в процессе обучения должны сочетаться различные методы. Главное в обучении - это активность самих учащихся.


Эффективность и надежность действий оператора зависит не только от системы имеющихся у него знаний, но также от точности и своевременности выполняемых им действий.


Действия, доведенные до известной степени совершенства, выполняемые легко, быстро, экономно, с наивысшим результатом и в то же время с наименьшим напряжением, т.е. как бы автоматически, называются в психологии навыками. Основным средством их формирования является упражнение.


В психологии различают три основных вида навыков: сенсорно - перцептивные (навыки восприятия), моторные (двигательные навыки) и интеллектуальные (приемы решения задач). Процесс формирования любого навыка обладает некоторыми общими чертами.


Первая из них - это объединение ряда элементарных движений в единое целое. В основе объединения элементов действия в целостное образование лежит закон формирования временных нервных связей, открытый И. П. Павловым.


Особая форма проявления этой черты навыка - совмещение во времени нескольких разных действий (например, манипулировать органами управления и одновременно вести наблюдение).


Вторая черта - постепенное устранение лишних движений и уменьшение напряженности.


Третья черта - перемещение внимания с процесса на результат. В начале упражнения внимание обычно направлено на собственные действия, позднее оно направляется на результат, на объект.


Четвертая черта - формирование ритма выполняемых действий. Благодаря ритмичности человек, владеющий навыком, может работать длительное время без утомления.


Пятая черта состоит в приобретении широких возможностей произвольно изменять темп работы.


В процессе формирования навыка наблюдаются следующие основные этапы:


1. Предварительный этап, на котором человек получает знания о составе действия, орудиях и условиях труда.


2. Аналитический этап - этап овладения отдельными элементами действия.


3. Синтетический этап, на котором элементы объединяются в целое.


4. Этап закрепления и "автоматизации" действия. Здесь создается возможность переключения внимания с процесса на результат и произвольного регулирования темпа работы.


В настоящее время применяется операционно - предметная система. Она предусматривает следующие педагогические меры воздействия:


а) словесная инструкция, б) показ правильных рабочих действий, в) проверка результатов. Важным моментом обучения является контроль не только результатов, но и самого хода освоения навыка.


Соответственно данным о трудностях освоения навыка выбирают и соответствующие меры: а) упражнения тренировочного характера, которые применяют в тех случаях, когда учащийся затрудняется в освоении требуемого ритма и концентрации внимания; б) упражнения обучающего характера, к которым прибегают в случаях, если учащийся недостаточно четко выполняет или пропускает предусмотренные инструкцией действия; в) применение срочной информации с помощью специальных приборов-информаторов - в том случае, когда учащийся затрудняется анализировать во время работы сигналы обратной связи, поступающие во время выполнения рабочих движений; г) психологически обоснованный инструктаж;


г) различные виды письменного инструктажа, которые применяются в том случае, когда при выполнении сложных операций учащийся затрудняется планировать последовательные рабочие действия.


Сформированные у оператора навыки существуют не изолированно друг от друга. Они неизбежно вступают во взаимодействие. Учет взаимодействия навыка особенно важен тогда, когда оператор, овладевший одним видом техники, начинает овладевать другим.


На базе знаний и навыков, относящихся к определенному виду деятельности, формируется умение человека работать.


Важнейшим для любого вида деятельности является умение работника самостоятельно планировать. Планирование оператором своей деятельности должно включать прогнозирование хода управляемого процесса и оценку вероятности возникновения тех или иных событий. Умению планировать свою деятельность можно и нужно учить каждого оператора. Оно является составной культуры труда.


Большое значение в процессе подготовки к сложным видам деятельности имеет формирование у оператора умения произвольно регулировать свои собственные состояния. Экспериментально показано, что в определенных условиях человек может научиться регулировать пульс, кровяное давление, мышечное напряжение и другие физиологические функции.


При подготовке операторов необходимо также сформировать и определенную систему качеств, таких, как эмоциональная устойчивость, самообладание и др. Также должны учитываться в организации обучения индивидуальные особенности каждого человека.


Под индивидуальным стилем деятельности понимается система способов, связанная с типологическими особенностями. Так, у лиц с инертной нервной системой формируется склонность не отрываться от начатой работы, пока она не будет доведена до конца. Человек подвижного типа максимально использует свои скрытые ресурсы.


При формировании индивидуального стиля деятельности проявляются два взаимосвязанных принципа. Один - максимальное использование возможностей, связанных с особенностями типа нервной системы; другой - компенсация тех свойств, которые могут быть неблагоприятны для данной деятельности.


Уровни усвоения знаний


Уровень


усвоения


Название


уровня


Характеристика уровня


0 (нулевой)


Понимание


Отсутствие у обучающегося опыта (знаний) в конкретном виде деятельности. Вместе с тем понимание свидетельствует о его способности к восприятию новой информации, т.е. о наличии обучаемости


1


Узнавание


Обучающийся выполняет каждую операцию деятельности, опираясь на описание действия, подсказку, намек (репродуктивное действие)


2


Воспроизведение


Обучающийся самостоятельно воспроизводит и применяет информацию в ранее рассмотренных типовых ситуациях, при этом его деятельность является репродуктивной


3


Применение


Способность обучающегося использовать приобретенные знания и умения в нетиповых ситуациях; в этом случае его действие рассматривается как продуктивное


4


Творчество


Обучающийся, действуя в известной ему сфере деятельности, в непредвиденных ситуациях создает новые правила, алгоритмы действий, т.е. новую информацию; такие продуктивные действия считаются настоящим творчеством


Характеристика человека, умеющего работать: умение самостоятельно планировать, умение произвольно регулировать свои собственные состояния, эмоциональная устойчивость, самообладание.


16.4. Профессиональная мобильность как механизм социальной


адаптации личности


Постановка проблемы


Успех современного специалиста определяется, прежде всего, способностью гибкого реагирования на постоянно меняющиеся условия. Обществу необходим специалист, способный гибко перестраивать содержание своей деятельности в связи со сменой требований рынка труда. Возникает потребность в "обучении длиною в жизнь" для получения новых знаний и навыков.


По признанию специалистов, сохранение профессиональной компетентности становится все более сложной задачей, поскольку ежегодно, по подсчетам американских ученых, специалист должен обновлять 5% теоретических и 20% практических профессиональных знаний. В США установлена единица измерения устаревания знаний - "период полураспада компетентности", когда в результате появления новой информации компетентность специалиста снижается на 50%. К сожалению, этот период в течение последних десятилетий сокращается. Например, в 1940 году устаревание знаний наступало через 12 лет, в 1960 году - через 8 - 10 лет, для современного выпускника - через 2 - 3 года.


Побеждает тот, что учится быстрее и тем самым имеет возможность в кратчайшие сроки ответить на любой "вызов". Наступает время профессионалов. Существует потребность в профессионально мобильных специалистах, умеющих анализировать постоянно меняющиеся социально-экономические тенденции, принимать и реализовать нестандартные решения в ситуации рыночной конкуренции, устранять стереотипизацию из производственной и личностной сфер деятельности.


Профессиональная мобильность есть, во-первых, качество личности, обеспечивающее внутренний механизм развития человека через сформированность ключевых, общепрофессиональных компетентностей; во-вторых, деятельность человека, детерминированная меняющими среду событиями, результатом которой выступает самореализация человека в профессии и жизни; в - третьих, процесс преобразования человеком самого себя и окружающей его профессиональной и жизненной среды.


В соответствии с данным определением составляющими профессиональной мобильности специалиста являются: профессиональные компетентности (ключевые и общепрофессиональные), готовность личности к переменам и ее профессиональная и социальная активность.


Профессиональную мобильность можно определить как: качество личности, обеспечивающее внутренний механизм развития человека; деятельность человека, детерминированную меняющими среду событиями, результатом которой выступает самореализация человека в профессии и жизни; процесс преобразования человеком самого себя и окружающей его профессиональной и жизненной среды.


Для успешного осуществления профессиональной мобильности специалист должен обладать определенным набором компетенций, характеризующих его как личность и профессионала в своей области (образовании). Данные компетенции служат основой, позволяющей специалисту гибко ориентироваться в мире своей профессии, быть конкурентоспособным на рынке труда, подготовленным к продолжению обучения, быть готовым к самообучению.


Важной составляющей профессиональной мобильности является готовность специалиста к переменам. Человек, переоценивая свой багаж знаний, принимает решение об его изменении или об отказе от какой-то его части. "Желание измениться" означает, что человек готов внести существенные изменения в свою жизнь и деятельность без чьего - либо вмешательства или давления.


Многие ученые, изучая социально - профессиональную активность, считают, что она является показателем степени социализации личности и проявляется не только в приспособлении личности к иным профессиональным условиям, но и направлена на их изменение. Степень изменения этих условий есть показатель активности, а следовательно, и мобильности специалиста в профессиональной сфере.


С одной стороны, профессиональная мобильность специалиста выступает как результат полученного образования, а с другой - как фактор, определяющий это образование. Отсюда следуют основания, позволяющие нам говорить о социально - профессиональном предвидении становления и развития специалиста, т.е. о формировании профессионально мобильного типа личности.


Формирование активного типа личности есть одно из условий проявления мобильности специалиста и его дальнейшего включения в профессиональною деятельность.


Третьей составляющей профессиональной мобильности является активность личности.


Мобильность молодого специалиста определяется социальными, индивидуально-личностными факторами и в то же время выступает как результат собственных внутренних усилий человека, в частности, направленных на осмысление своей общественной и профессиональной роли (самосознание) и на оценку своей профессиональной деятельности (самооценка).