Оценка эргономических параметров продукции

Большие возможности кроются в использовании резервов зрительной образной памяти для целей идентификации. Как показывают последние исследования, если запоминание случайных зрительных структур страдает от тех же ограничений, что и запоминание бессмысленного вербального материала [90], то запоминание предметных видовых слайдов, пусть даже довольно однообразных

в тематическом отношении, намного превосходит по своему объему и продолжительности хранения все другие известные виды памяти. Может быть, не самым важным, но, безусловно, весьма демонстративным примером опоры на механизмы предметного восприятия может служить работа швейцарских авторов {91], перед которыми

была поставлена задача создания алгоритмов, позволяющих обеспечить зрительное различение настоящих и фальшивых банкнот. Трудность этой задачи состоит в существовании значительного числа пространственных параметров рисунка (расстояния между элементами рисунка, их величина и т. п.), каждый из которых в норме характеризуется определенным диапазоном вариации. Интересно, что попытка представить эти параметры в виде абстрактных фигур -- замкнутых полигонов (рис. 4)--оказалась столь же безуспешной, как и использование данных в цифровой форме. Напротив, переход к представлению этих параметров в виде условных изображений человеческих лиц (алгоритм Чернова), как видно из рис. 4, позволяет достаточно легко решить эту проблему.

Для исследования процессов информационного поиска оператором успешно применяются такие методические приемы, как регистрация движений глаз, хронометрический анализ, факторный эксперимент и т. д. [8, 89]. Развитие этих, уже достаточно традиционных, с точки зрения их практического использования, направлений исследований привело к более детальному анализу возможности использования пространственных характеристик движений глаз в оптимизации сложных сенсомоторных координаций. Новым направлением исследования является экспериментальный анализ процессов информационного поиска, которые разворачиваются не во внешнем, а во внутреннем пространстве или, точнее, во внутренних субъективных пространствах памяти оператора.

Прототипом большинства подобных исследований является методический прием хронометрического изучения процессов опознания: испытуемый должен как можно быстрее определить, принадлежит ли предъявленный ему объект к предварительно показанному «положительному» множеству [92]. Типичные результаты состоят в том, что время как положительных («да»), так и отрицательных («нет») реакций является линейно-возрастающей функцией величины «положительного» множества (рис. 5). Кроме того, наклон обеих функций оказывается примерно одинаковым. Это говорит о том, что информационный поиск среди репрезентированных в памяти элементов «положительного» множества представляет собой, во-первых, последовательный, а во-вторых, исчерпывающий процесс. Другими словами, это такой процесс, который продолжается до полного перебора в памяти элементов множества, даже если на одном из промежуточных этапов поиска было установлено тождество показанного элемента с одним из хранящихся в памяти. Если бы поиск прекращался сразу после установления тождественности (самоокончивающийся поиск), то в негативных пробах приходилось бы рассматривать примерно в два раза больше элементов, чем в положительных. Поэтому наклон функции отрицательных ответов должен быть в два раза больше наклона функции положительных ответов.

Интересно, что в некоторых исследованиях были получены результаты, казалось бы, противоречащие этому анализу: функции для отрицательных реакций оказались несколько более крутыми, чем функции для положительных реакций, но не в такой степени, как можно было бы ожидать в случае самооканчивающегося поиска [83]. Более тщательный анализ, однако, показал, что эти результаты являются артефактами, к сожалению, еще распространенного в психологии приема усреднения индивидуальных данных. Результаты одной части испытуемых оказались в точности соответствующими исчерпывающему типу поиска, тогда как результаты другой, меньшей по количеству, группы испытуемых достаточно хорошо соответствовали самооканчивающемуся типу. Несколько парадоксальным оказывается факт, что последние испытуемые, выбравшие, казалось бы, более рациональную стратегию работы, в действительности выполняли задание менее эффективно, чем испытуемые первой группы.

Этот последний пример непосредственно подводит нас к чрезвычайно важному для эргономики вопросу об описании и систематизации индивидуальных различий в характеристиках трудовой деятельности. Классические методы советской школы дифференциальной психологии [52, 69] создают основу эргономических приемов типологии и конкретного индивидуально-психологического анализа. Наряду с этим развитие представлений о микроструктуре различных видов познавательной и исполнительной деятельностей позволяет также дать психологически грамотную оценку различиям в особенностях реализующих их функциональных систем у конкретного индивида. При этом появляется возможность преодоления столь глубоко укоренившегося в дифференциальной психологии эмпиризма, сознательно ограничивающегося лишь исследованиями корреляционного типа. Более подробно пример такого подхода рассмотрен в разделе, посвященном методам анализа функциональных состояний [см. также 40].

3.5 Методы оценки функциональных состояний

В современной литературе обычно выделяются три типа критериев, с помощью которых можно оценить состояние субъекта: физиологические, поведенческие и субъективные показатели [40, 79]. Однако более четкой является классификация Бартлетта [80], который выделял физиологические и психологические показатели. В последнюю группу входят критерии эффективности выполнения различных психометрических тестов и анализ субъективной симптоматики конкретных видов функциональных состояний.

Физиологические методы тестирования. Усилия большой группы исследователей направлены на поиск хотя и косвенных, но зато непосредственно регистрируемых показателей сдвигов в функционировании организма [20, 57]. Традиционное обращение к этому классу явлений определено целым рядом существенных причин. Главная из них -- это возможность объективного описания наблюдаемых явлений. Кроме того, привлечение физиологических показателей существенно расширяет область доступных описанию проявлений изучаемой динамики поведенческих реакций и создает возможность хотя бы для гипотетического соотнесения психологических явлений с их органической основой. Немаловажным аргументом в пользу применения физиологических показателей является принципиальная возможность количественной оценки сдвигов в функционировании любой системы.

В качестве возможных индикаторов динамики функциональных состояний рассматриваются самые разнообразные показатели функционирования центральной нервной системы. К их числу относятся, прежде всего, электрофизиологические показатели ЭЭГ, ЭМГ, КГР, ВП, а также частота сердечных сокращений, величина артериального давления, состояние тонуса сосудов, величина диаметра зрачка и многие другие (рис. 6). Кроме того, интенсивно развиваются исследования биохимических сдвигов в организме при различных функциональных состояниях. На базе же частных методик разрабатываются комплексные, полиэффекторные методы регистрации.

Изменения параметров электрической активности мозга традиционно рассматриваются в качестве непосредственного индикатора динамики уровня активации. Различным видам функциональных состояний ставят в соответствие характерные изменения в ЭЭГ. Так, появлением развивающегося утомления считается реакция дисинхронизации б-ритма в сочетании с появлением периодов медленной волновой (у- и 9-ритмы) активности. По мере возрастания утомления продолжительность этих периодов увеличивается и имеет место картина «гиперсинхронизации» ЭЭГ.

Другим общепринятым методом изучения динамики функциональных состояний является кожно-гальваническая реакция, используемая в качестве показателя «вегетативного тонуса». Экспериментально доказано существование непосредственной связи характера электрокожных ответов с изменением состояния ретикулярной формации, и следовательно, они могут рассматриваться как один из наиболее приемлемых критериев уровня общей активности. Использование этого показателя связано прежде всего с задачей диагностики состояний эмоциональной напряженности.К числу наиболее чувствительных и информативных показателей динамики функциональных состояний относятся различные параметры деятельности сердечно-сосудистой системы: анализ основных составляющих ЭКГ, частота сердечных сокращений, величины артериального давления, кровенаполнения, перивескулярного и капиллярного сопротивления. Развитие состояний напряженности и утомления, связанное с увеличением энергетических затрат, приводит к закономерному возрастанию частоты сердечных сокращений, дыхательных движений и других параметров, свидетельствующих об усилении обменных процессов. Типичная картина изменений основных параметров ЭКГ для определенного субъекта может служить надежным показателем степени адаптации к заданному уровню информационной нагрузки.

Динамика вегетативных соматических показателей: температура тела, функций пищеварительной и выделительной систем и т. д. -- с успехом используется для характеристики непроизвольных сдвигов уровня активации в ходе, например, суточного цикла.

Обширная область исследований посвящена изучению особенностей гормональных сдвигов под влиянием различных нагрузок и условий деятельности. Несмотря на чисто технические трудности использования этих показателей в диагностических целях, число разработываемых и уже применяемых на практике методик непрерывно растет. Помимо изучения количественной динамики секреции различных гормонов как показателей суточной ритмики большое число исследований посвящено выявлению особенностей секреторной деятельности в различных поведенческих ситуациях, главным образом в зависимости от характера и уровня нагрузки. В качестве типичных корреляторов стресса, повышенной напряженности и утомления, обычно указывают на повышение содержания в крови и моче работающего человека 17-оксикортикостеридов, или «гормонов стресса» -- адреналина и норадреналина.

Динамика физиологических показателей отражает не только общие сдвиги уровня активности организма, но и изменения нагрузки отдельных функциональных систем. По имеющимся данным, анализ колебаний мозговой гемодинамики при выполнении достаточно сложной интеллектуальной деятельности позволяет выделить основные стадии снижения умственной работоспособности и определить степень участия различных мозговых структур в процессе решения разных задач. Отмечается наличие характерной топографии пунктов максимальной дисинхронизации б-ритма при решении разных задач в зависимости от их содержания. Влияние утомления приводит к перестройке структурно-функциональной системы электрической активности мозга, также специфичной для различных видов деятельности. Широко распространено использование в исследованиях величины нагрузки таких ее физиологических коррелятов, как изменения величины диаметра зрачка и кожно-гальванической реакции, позволяющие осуществлять посекундный контроль затрачиваемых на выполнение задания усилий (рис. 7).

В связи с этими данными, свидетельствующими о системном характере наблюдаемых сдвигов, возрастает актуальность описания комплекса физиологических реакций, специфичных для того или иного состояния организма. Адекватное решение этой задачи возможно на основе полиэффекторной регистрации показателей. Однако реализация этого требования чрезвычайно трудна вследствие разнообразия реакций и неоднозначности сдвигов, наблюдаемых при одном и том же состоянии организма.

Нет сомнения в том, что умственная нагрузка и изменение функциональных возможностей организма сопровождаются изменениями ряда физиологических показателей. К сожалению, существует много других факторов, которые аналогичным образом влияют на те же самые параметры. Отмечаются [20] нежелательные свойства такого широко используемого показателя, как ЭЭГ: вариабельность ее изменений у одного и того же лица, вариабельность этих изменений у разных лиц, сходство изменений ЭЭГ при существенно различных состояниях. Следует подчеркнуть, что перечисленные особенности характерны и для других физиологических показателей.

Использование физиологических показателей в диагностических целях сдерживается и существенными трудностями метрологического порядка. Несмотря на принципиальную возможность непосредственного количественного изменения наблюдамых в эксперименте сдвигов физиологических функций, перед исследователем встает целый ряд проблем. К их числу относятся задачи создания и выбора адекватных исследуемому материалу методических средств анализа (математические модели и концептуальные схемы анализа). Кроме того, существует целый ряд общих для всех видов физиологических измерений метрологических проблем, главные из которых -- это проблемы эталонного уровня функционирования и нелинейности шкал измерений [57].

Перечисленные факты, а также сохраняющееся методическое несовершенство процедур регистрации и обработки физиологических данных представляют собой, как правило, реальные трудности в деле использования показателей для практической диагностики динамики функциональных состояний.

Психологические методы тестирования. Разработка психологических методов оценки функциональных состояний осуществлялась преимущественно в контексте исследований утомления и динамики работоспособности. В истории развития этой проблемы выделяется ряд основных этапов, связанных с принципиально различными подходами к постановке задач исследования и оценкой диагностической ценности тех или иных показателей [47, 81]. Современный этап изучения утомления начался с появления известной монографии Бартли и Шута [79]. Подчеркнув сложную природу этого феномена, авторы выделили и подробно проанализировали три основных аспекта проблемы. Термином «утомление» был обозначен личностно-когнитивный синдром, объединяющий разнообразные расстройства психических функций и субъективные ощущения усталости, отвращение к работе, переживания физического дискомфорта и т. д. Экспериментальная реализация этого подхода предполагает создание адекватных задаче исследования субъективных и психометрических методов исследования.

Перспективность применения в диагностических целях субъективных оценок утомления отмечалось еще А. А. Ухтомским, который писал, что «так называемые субъективные оценки столь же объективны, как и всякие другие, и дадут на практике критерии утомления и утомляемости более деликатные и точные, чем существующие лабораторные методы сами по себе» [цит. по 47], и это объясняется многообразием проявлений симптоматики утомления во внутренней жизни индивида -- от хорошо знакомого каждому комплекса ощущений усталости до специфических изменений самоафферентации, затрагивающих познавательную и мотивационную сферы.

Несмотря на широко распространенное мнение о первостепенном значении данных субъективного опыта для диагностики утомления, эта область исследований долгое время оставалась в стороне от научной разработки. Только в течение последних 10--15 лет эта область исследований начала интенсивно и плодотворно разрабатываться.

Симптомы проявления утомления в психической жизни индивида весьма разнообразны. Непосредственным выражением утомления являются чувства усталости, слабости, бессилия, быстрой утомляемости, сонливости. При сильных степенях утомления обычно наблюдаются негативно-окрашенные эмоциональные реакции: отвращение к работе, раздражительность, неприязнь к окружающим, тягостное напряжение и т. д. С разной степенью осознанности переживаются состояния физиологического дискомфорта: повышенная потливость, учащение сердцебиения, появление отдышки, тремора, болей в различных частях тела и т. д. Кроме того, к субъективной симптоматике можно отнести осознаваемые расстройства в области различных психических функций. К их числу относятся характеристики внимания (вялое, малоподвижное или хаотичное, неустойчивое), разнообразные сенсорные расстройства, нарушения в моторной сфере (изменение темпа движений, снижение точности и координированности, деавтоматизация навыков).

Среди перечисленных симптомов можно выделить две категории: субъективные оценочные реакции, характеризующие отношение индивида к собственному состоянию, и объективно контролируемые признаки утомления (физиологический дискомфорт и нарушения психической деятельности), которые могут осознаваться человеком. Существование качественно различных групп симптомов дает основание для развития различных направлений в методах субъективной диагностики -- субъективного шкалирования и опросников.

Использование опросников направлено на выявление качественно разнообразных симптомов утомления, которые с большей или меньшей легкостью могут быть осознаны человеком. Количественная оценка или определение степени выраженности каждого признака не ставится главной целью подобных исследований. Состояние человека оценивается общим количеством перечисленных симптомов и их качественным своеобразием.

Отдельные опросники существенно различаются между собой объемом перечисленных признаков и способом их группировки. Объем их варьирует от нескольких признаков до нескольких десятков и даже сотен. Общей тенденцией при разработке новых опросников является стремление к ограничению списка симптомов, что соответствует требованиям краткости тестового описания и простоты количественной обработки. В то же время это предполагает включение в состав списка наиболее важных, «ключевых» признаков.

Выбор наиболее информативных симптомов и групп симптомов является основным путем создания более компактных и надежных опросников. Нередко такая работа ведется на основе привлечения средств многофакторного статистического анализа.

В качестве примера рассмотрим опросник физической активности, разработанный Японской ассоциацией здоровья в 1971 г. При конструировании опросника использовался факторно-аналитический метод. Исходным являлось предположение о том, что все многообразие проявлений утомления можно классифицировать следующим образом: симптомы слабой активации, слабой мотивации и физической дезинтеграции, причем две первые группы симптомов являются общими практически для всех видов труда.

Исходным материалом для построения опросника послужили 48 терминов, описывающие различные проявления утомления. Было проведено исследование, в котором 65 испытуемых с помощью семибалльной шкалы оценивали пригодность каждого термина для тестирования утомления. С помощью факторного анализа на основании результатов предварительного оценочного исследования были выделены две группы наиболее информативных симптомов, объединенных под названием «слабая активация» и «слабая мотивация». Ниже представлено содержание разработанного опросника.

Таким образом, для современных исследований в области создания субъективных опросников характерны тщательная разработка симптоматики утомления, классификация признаков и выделение определяющих факторов, разработка способов контроля за выполнением теста. Однако практическое использование имеющихся опросников встречает целый ряд серьезных трудностей. В первую очередь это связано с отсутствием разработанных способов количественной оценки получаемых результатов. Общее количество отмеченных симптомов -- слишком грубый показатель, особенно если не оценена сравнительная значимость присутствия того или иного признака. Кроме того, в опросниках обычно не определяется степень выраженности того или иного симптома. Последний недостаток преодолевается с помощью методик шкалирования субъективного состояния.

Методики субъективного шкалирования предназначены для оценки степени утомления самим человеком. Испытуемого просят соотнести свое состояние с рядом признаков, для каждого из которых выделены полярные оценки (отсутствие/присутствие, плохой/хороший). Расстояние между крайними точками представляется в виде многоступенчатой шкалы. Степень выраженности каждого признака определяется расположением точки, выбранной испытуемым на этой шкале. Таким образом, рассматриваемая группа методов является одной из модификаций широко используемого в психологических исследованиях. метода семантического дифференциала Осгуда.

Размерность шкал и способы работы с ними существенно варьируют у разных авторов. Обычно используются шкалы, содержащие пять, семь или девять градаций. В последние годы все большее распространение получают неградуированные шкалы, т. н. зрительные аналоги оценочных шкал. В этом случае испытуемым предлагаются отрезки прямых заданного размера, на которых они должны отметить расстояние, субъективно соответствующее степени выраженности шкалируемого переживания.

История применения метода шкалирования в области диагностики утомления началась с работ Мускио и Поффенбергера. Последним была предложена типичная семибалльная шкала Чувствую себя: прекрасно, очень хорошо, хорошо, удовлетворительно, устал, очень устал, предельно устал., построенная на основании элементарного здравого смысла, которую можно встретить и во многих современных исследованиях.

Использование субъективных методов оценки функционального состояния выдвигает на первый план задачу унификации значений слов и выражений, используемых при построении шкалы или составлении списка симптомов. Для этого обычно пользуются методом Терстона. Главным для этого метода является наличие достаточно обширной группы испытуемых-экспертов, работающих над созданием собственно шкалы. Первый этап работы состоит в выборе определенного числа слов и выражений, характеризующих критические степени утомления, из обширного списка (до нескольких сотен) возможных для данного языка словесных характеристик этого состояния. Затем по ряду классификаций той же группы экспертов устанавливается порядок расположения отобранных признаков внутри шкалы.

Рассмотренная методика Поффенбергера является примером. простого, однофакторного шкалирования. Современные авторы при конструировании шкал исходят из представления о существовании сложного комплекса переживаний усталости. Предполагается, что такой симптомокомплекс представлен четко различающимися группами признаков, сила проявления которых меняется в зависимости от степени утомления.

Примером методики многофакторного шкалирования может служить тест дифференцированной самооценки утомления (САН) Назван по первым буквам слов «самочувствие», «активность», «настроение».. При разработке этого теста предполагалось, что характеристика функционального состояния возможна с помощью трех категорий признаков: самочувствия, активности и настроения. Испытуемый должен соотнести свое состояние с рядом признаков, характеризующих каждую из перечисленных категорий. Степень выраженности признака устанавливается по семибалльной шкале.

Тест САН представляет собой карту, на которую нанесены 30 пар слов полярного значения. Каждую из трех категорий характеризует 10 пар слов. К категории «самочувствие» относятся характеристики силы, здоровья, степени утомляемости, например: самочувствие плохое/хорошее, чувствую себя сильным/слабым, полный сил/обессиленный и т. д. К категории «активность» относятся характеристики подвижности, скорости протекания различных функций: пассивный/активный, малоподвижный/подвижный

медлительный/быстрый и т. д. В категорию «настроения» включены характеристики эмоционального состояния: веселый/грустный, настроение плохое/хорошее, жизнерадостный/мрачный и т. д. Десятикратное предъявление полярных признаков -- членов одной и той же группы -- повышает надежность получаемых данных. Расположение положительных (отрицательных) признаков как с правой, так и с левой стороны карты уменьшает возможность преднамеренного искажения результатов.

Данные по каждой категории признаков усредняются, при этом предполагается использовать три количественных показателя: среднее арифметическое, среднеквадратическое отклонение и ошибка средней арифметической. При этом величина среднего арифметического является непосредственной характеристикой степени утомления, а по величине разброса оценок внутри одной группы признаков (среднеквадратическое отклонение) можно судить о степени достоверности получаемых результатов и соответственно надежности тестирования.

По данным авторов этого метода, его использование дает возможность охарактеризовать функциональное состояние и не только по абсолютным оценкам самочувствия, активности и настроения, которые снижаются по мере развития утомления, но и по показателям их соотношения (рис. 8). У отдохнувшего человека все три категории признаков оцениваются близкими цифрами. По мере нарастания утомления растет их дивергенция за счет снижения показателей самочувствия и активности по сравнению с субъективной оценкой настроения.

Развитие методов субъективных оценок функционального состояния идет по линии создания сложных и многоплановых тестов, основанных на использовании современного математического аппарата и ассимиляции данных, накопленных в области традиционного использования метода шкалирования в субъективной психофизике. Однако было бы неверным думать, что развитие этого направления исследований сталкивается с трудностями лишь метрологического характера.

Еще в первых экспериментальных исследованиях утомления отмечалось, что чувство усталости может быть следствием низкой мотивации, незаинтересованности в выполнении работы и что смена деятельности восстанавливает исходный уровень работоспособности. Субъективные оценки утомления зависят от таких внешних по отношению к операциональной структуре деятельности факторов, как уровень притязаний и степень возложенной ответственности. Кроме того, субъективные оценки явно или косвенно связаны с оценкой сложности выполняемой деятельности. С данным обстоятельством связана проблема соответствия получаемых субъективных оценок степени сложности выполяемого вида деятельности. Поэтому диагностика функциональных состояний только на основании данных субъективного опыта и самооценки может далеко не отражать истинного положения дел.

Диагностика функциональных состояний в психологической практике чаще всего ведется на основании анализа эффективности выполнения определенного вида деятельности. При этом анализируется динамика показателей количества, качества и скорости выполнения работы, а также лежащие в ее основе изменения соответствующих психологических функций.

Целью анализа может выступать характеристика показателей выполнения реальной трудовой деятельности человека. Основными показателями динамики работоспособности в этом случае служат характеристики общего числа выпущенной продукции, числа сбоев и изменение темпа работы в зависимости от продолжительности рабочего дня и влияния разнообразных неблагоприятных факторов, среды: плохой организации производственного процесса, недостаточной освещенности рабочего места и вентиляции помещении, вредных воздействий, обусловленных спецификой производства.

Однако динамика производительности труда зависит от множества разнообразных причин, значительная часть которых не имеет прямого отношения к сдвигам функционального состояния работающего человека. Кроме того, для большого числа профессий эта величина вообще «е поддается количественному учету, хотя задача диагностики состояния для них также актуальна. Поэтому основным психологическим средством диагностики является использование коротких тестовых испытаний, оценивающих динамику протекания различных психических процессов во время выполнения трудового задания. В этом случае проблема оценки функционального состояния выступает как типичная психометрическая задача -- описать и количественно оценить происшедшие под влиянием определенных причин (в нашем случае -- работы) сдвиги исследуемых психологических характеристик.

К традиционно используемым процедурам следует отнести тесты определения абсолютных и дифференциальных порогов чувствительности в различных модальностях, показатели зрительной раоотоспособности, определение критической частоты слияния мельканий и критической частоты слияния фосфена, анализ динамики последовательных образов. Однако наблюдаемые сдвиги этих психологических показателей чаще всего ошибочно относятся к группе физиологических тестов.

Изменение функционального состояния с точки зрения сенсорики проявляется, прежде всего, в изменениях чувствительности. Еще в ранних исследованиях утомления отмечались факты снижения тактильной и слуховой чувствительности при утомлении. Снижение зрительной чувствительности наблюдается под влиянием самых разнообразных факторов -- различных неблагоприятных внешних воздействий среды (рис. 9), при длительном выполнении деятельности, нагрузках разной интенсивности и др. Одним из наиболее распространенных и надежных способов ее диагностики считается тест «КЧМ» (критической частоты слияния мельканий). При утомлении и воздействии разнообразных стрессоров наблюдается за

метное уменьшение этой величины, т. е. снижается временная разрешающая способность зрения. Этот факт является косвенным доказательством увеличения инерционности процессов в зрительной системе в указанных условиях.

Другой группой психометрических методов, не всегда четко дифференцируемой от физиологических способов регистрации, является анализ динамики различных проявлений двигательной активности человека. Наряду с мощной физиологической базой изучения этих характеристик (прежде всего это обширная область миографических исследований) существуют разнообразные собственно психологические методы анализа. Традиционными способами диагностики функциональных состояний являются различные варианты степ-теста и теппинг-теста.

Широко используются разнообразные методики оценки состояния различных психических функций: восприятия, памяти, внимания, мышления. Разработка большинства подобных психометрических методов была предпринята на начальном этапе изучения проблемы утомления -- в конце XIX в. К их числу относятся общеизвестные тест Бурдона, метод непрерывного счета однозначных чисел Крепелина, метод элементарной шифровки Пьера-Рузера, метод исследования внимания на основе таблиц Шульте и т. д. [см. 53]. Перечисленные тесты в своих многочисленных модификациях до сих пор широко используются в психологической практике.

Применение психометрических методов является одним из наиболее перспективных путей решения проблемы диагностики функциональных состояний, так как они, с одной стороны, непосредственно характеризуют функциональные возможности человека, а с другой -- объективны в том смысле, что исключают возможность сознательного завышения оценки работоспособности. Однако большинство из существующих методов имеют два серьезных недостатка.

Прежде всего задачи, по выполнению которых судят о функциональном состоянии, имеют мало общего с реально выполняемой человеком деятельностью. Сегодня, как и десятилетия назад, справедливо замечание А. П. Нечаева о том, что эти методы «позволяют регистрировать изменения, происходящие в сфере только определенной стороны психической жизни, и полученные при помощи одного метода результаты не всегда могут рассматриваться как показатели утомления» [53, с. 16]. Отсутствие соответствия между методами тестирования и трудовой деятельностью во многих случаях приводит к неудаче при тестировании функционального состояния в реальных ситуациях. В качестве яркого примера такой неадекватности теста задаче диагностики утомления можно привести результаты одного исследования [см. 81]. После непрерывной 56-часовой работы на конвейере у испытуемых не было обнаружено заметного снижения эффективности выполнения психометрического теста. Вряд ли этот результат может быть объяснен мотивационными эффектами -- в этом случае пришлось бы говорить о героических усилиях испытуемого. Скорее это свидетельствует о неадекватности выбранного приема тестирования и нечувствительности анализируемых показателей.

Пригодность теста для решения конкретной задачи диагностики определяется с помощью центральных понятий теории психологического тестирования -- валидности и надежности [25]. В зависимости от цели исследования содержание этих понятий может рассматриваться на различных уровнях -- с точки зрения их теоретического значения, набора статистических процедур для количественной характеристики и т. п. В наиболее общем смысле валидность отражает соответствие выбранной методики задаче исследования, а с помощью понятия надежности определяется устойчивость или воспроизводимость получаемых оценок. Выполнение требований валидности и надежности предполагает существование адекватной теоретической концепции, в русле которой осуществляются разработка теста и решение задачи стандартизации выбранного методического приема. Реализация этих требований делает работу по созданию эффективных диагностических тестов чрезвычайно сложной и трудоемкой.

Другой принципиальный недостаток существующих психометрических методов тестирования состоит в том, что с их помощью можно оценить лишь результативную сторону деятельности и, как правило, ничего нельзя сказать о причинах наблюдаемых изменений. Между тем хорошо известно, что воздействие нагрузок приводит в первую очередь к мобилизации ресурсов организма и изменению способов работы без изменения ее результатов [58]. Поэтому для эффективного тестирования необходимо использование системы функциональных проб, определяющих состояние всех звеньев операционной структуры рассматриваемого вида психической деятельности.

С помощью системы функциональных проб, оценивающих эффективность выполнения тех или иных операций в микроструктуре кратковременной памяти, была предпринята попытка подойти к экспериментальному решению проблемы влияния утомления на преобразования информации в кратковременной памяти [4.0]. С этой целью была разработана система автоматизированных на базе ЭВМ тестов, включающая типичные процедуры исследования. процесса преобразований информации: времени реакции опознания, полного воспроизведения, поиска сигнала в шуме, определения отсутствующей цифры. Успешность выполнения различных методик отределяется эффективностью реализации определенных психологических операций или групп операций, специфичных для решения конкретных задач.

Предложенная система тестов в целом оказалась пригодной для использования ее в диагностических целях. Под влиянием нагрузки существенно снижается эффективность (с точки зрения правильности и скорости выполнения) большинства рассмотренных задач. По показателям выполнения рассматриваемых методик легко прослеживается типичная картина динамики работоспособности при длительном процессе деятельности [140]. В ходе исследования были отобраны наиболее чувствительные к влиянию утомления методики -- к их числу относятся методики поиска сигнала в шуме, опознания, полного воспроизведения, определения отсутствующей цифры. Для каждой из них был определен диапазон условий, при которых влияние нагрузки выражено максимально.

Было установлено, что утомление избирательно влияет на выполнение одних и тех же операций, своеобразных «слабых мест» в системе преобразований информации. К таким эффектам относятся: увеличение продолжительности хранения информации в сенсорной памяти, нарушение операций повторения и извлечения информации из первичной памяти, нарушение операций установления семантических связей во вторичной памяти. Относительно неизменными остаются продолжительность хранения информации в первичной памяти, а также операций сенсорной обработки единичного стимула, его опознания, перевода в первичную память и ответа. Существенным достоинством рассмотренной системы тестов на кратковременное запоминание является ее автоматизация на базе ЭВМ. Использование ЭВМ на линии эксперимента значительно расширяет возможности применения диагностических методов.

Полная автоматизация проведения основных этапов эксперимента, значительное расширение области используемых экспериментальных условий (качественное разнообразие и неограниченный объем стимульного материала, достаточно широкий диапазон варьирования режимов предъявления информации и т. д.), возможность использования оптимальных стратегий проведения исследования на основе адекватных математических приемов планирования эксперимента и разработки программ адаптивного типа существенно улучшают качество психологического тестирования. Кроме того, использование вычислительной техники позволяет обрабатывать данные в реальном масштабе времени, что обеспечит немедленную оценку функционального состояния человека.

Однако внедрение ЭВМ в область практических исследований функциональных состояний не всегда оказывается возможным. В этом случае на помощь приходят средства «малой автоматизации» -- портативные установки, специально разрабатываемые для проведения тестирования с помощью узкого класса психометрических задач в заранее ограниченной зоне экспериментальных условий, небольшие по объему, удобные в обращении и пригодные для транспортировки.

Комплексные методы оценки функциональных состояний. Проведенный анализ показывает, что всем существующим методическим направлениям оценки функциональных состояний свойственны существенные недостатки. Решение этой задачи может быть достигнуто только на пути применения комплексных методов, объединяющих достоинства рассмотренных подходов. Такой вывод является закономерным следствием понимания функционального состояния как интегральной характеристики наличных свойств и качеств человека, определяющих эффективность его деятельности.

В современной литературе вряд ли найдется экспериментальная работа, в которой оценка динамики функционального состояния человека проводилась бы с использованием только одного методического приема. Даже в тех случаях, когда целью исследования является анализ динамики какого-либо частного признака, обязательно обращаются к соотнесению результатов с эффективностью выполнения стоящей перед человеком поведенческой задачи, с данными о его субъективных переживаниях и т. д.

Доказательства необходимости интегральной характеристики функционального состояния человека, а также возможные пути реализации этого принципа рассматривались более подробно в рамках анализа основных методических подходов к проблеме диагностики функциональных состояний. Решение этой проблемы для физиологических исследований связано с разработкой адекватных полиэффекторных методов регистрации. Развитие же психологических методов тестирования идет по пути создания многоплановых субъективных тестов и различных психометрических проб. Это необходимый, но еще далекий от завершения, предварительный этап работы. Следующим шагом на пути решения проблемы диагностики функциональных состояний являются проведение корреляционных исследований и создание на их основе комплексных систем тестов более высокого порядка.

Центральной проблемой для данного направления исследованияявляется отбор из огромного числа имеющихся наиболее надежных и удобных для практического использования методик и методических средств. Требование практической пригодности принципиально может быть удовлетворено для любой методики за счет усовершенствования процедуры тестирования, способов регистрации и обработки данных на основе применения современных технических средств (использование ЭВМ на линии эксперимента, разработка портативных установок, применение адекватных математических моделей и средств статистического анализа). Надежность же отбираемых методических средств определяется чувствительностью используемых показателей и их адекватностью конкретным задачам и условиям тестирования.

Говоря о пригодности того или иного типа показателей динамики функциональных состояний, на первый план выдвигается проблема чувствительности применяемых критериев. При этом важно подчеркнуть, что различным проявлениям сдвигов, происшедших в функциональном состоянии организма, свойственна неодинаковая динамика во времени. Этот хорошо известный факт привлекает все большее внимание исследователей. В одном из экспериментальных исследований изучались изменение эффективности выполнения арифметических задач, симптомов субъективного стресса, динамика частоты сердцебиений и секреции катехоламинов в условиях длительного воздействия шума. Результаты эксперимента продемонстрировали не только существование типичной картины динамики отдельных показателей в условиях шумового стресса (по типу реакции адаптации к сверхнагрузкам), но и качественное своеобразие проявлений отсроченных эффектов стресса. Так, если ощущения субъективного дискомфорта непродолжительны и имеют тенденцию к скорому исчезновению, то эндокринная активность весьма продолжительна (от нескольких часов до двух суток) и возрастает после окончания стимуляции. Поведенческие и физиологические сдвиги наблюдаются как во время действия стрессора, так и в течение определенного периода времени после прекращения шумового воздействия.

Проблема чувствительности методик с этой точки зрения приобретает новую окраску -- отбор диагностических показателей должен производиться с учетом временного интервала между периодом воздействия нагрузки и моментом появления максимальных сдвигов в анализируемой области.

Другой, наиболее важной стороной проблемы выбора наиболее чувствительных методик является их адекватность конкретным видам трудовой деятельности. Задача диагностики всегда строго определена. Исследователи ставятся перед необходимостью изучения определенных видов функциональных состояний, возникающихпри решении индивидом конкретных поведенческих задач. Разные виды трудовой деятельности предъявляют строго определенные требования к человеку с точки зрения их содержания (профессиональная характеристика) и конкретных условий труда. При этом степень нагрузки различных звеньев системы, обеспечивающих реализацию определенного вида деятельности, далеко не одинакова. Поскольку же работоспособность системы в целом определяется состоянием тех звеньев, которые испытывают наибольшую нагрузку или несут наибольшую ответственность за успешность работы, постольку соответствующие методики исследования работоспособности должны быть адресованы в первую очередь к этим звеньям. В целом ряде экспериментальных работ показано, что тесты, выбранные на основании анализа функциональной структуры деятельности, обладают большей диагностической информативностью, чем стандартные «универсальные» методики. Таким образом, содержательный психофизиологический анализ конкретных видов трудовой деятельности является необходимым условием создания комплексных систем тестов, пригодных для оценки динамики функциональных состояний в условиях реального производства.

3.6 Моделирование в эргономике

Моделирование структуры и функций систем «человек-машина» получило широкое распространение в эргономике. Существуют различные виды моделирования: предметное, предметно-математическое, знаковое и его важнейшая форма -- математическое. Кроме того, широко применяется стохастическое моделирование, основанное на установлении вероятностных связей между событиями.

Предметное моделирование, в ходе которого исследование ведется на модели, воспроизводящей основные геометрические, физические, динамические и функциональные характеристики «оригинала» [11], является характерной особенностью многих эргономических работ.

При этом используются статические и функциональные макеты [50]. Первые представляют, как правило, трехмерные, выполненные в натуральную величину модели оборудования, его отдельных блоков, которые подвергают испытаниям. Статический макет может использоваться: для выбора оптимального способа организации оборудования; для эргономической оценки оборудования и получения ответов на такие вопросы о его функционировании, которые не могут быть решены с помощью двухмерных чертежей; для решения задач организации рабочего места; для проверки размещения органов управления с точки зрения удобства пользования ими; для проверки точности и скорости считывания показаний приборов; для определения доступности точек проверки, испытаний в регулировки в процессе технического обслуживания оборудования. Функциональный макет представляет модель оборудования в натуральную величину, которая в отличие от статического может воспроизводить реальное функционирование аппаратуры в режимах ручного и автоматического управления. К этому виду макетов, можно отнести и тренажеры, предназначенные для профессиональной подготовки специалистов и используемые для изучения и решения задач проектирования соответствующего вида деятельности. Функциональные макеты, используемые в эргономике, это созданные по определенным правилам экспериментальные модели системы «человек-машина» или ее подсистемы, свойства которых таким образом детерминируют деятельность человека, что ее основные характеристики соответствуют параметрам деятельности в реальной системе [76]. Возможности использования функциональных макетов в эргономике могут быть значительно расширены с применением в качестве программирующих и анализирующих устройств электронной и вычислительной техники.

Функциональный макет может быть использован для изучения трудовой деятельности человека (группы людей) в имитированных условиях работы с целью сравнения альтернативных вариантов конструкции (или проверки единственного выбранного проекта), а также для оценки отдельных характеристик оборудования. Так, для проверки проектных предложений и эргономического обоснования художественно-конструкторских решений гидрокопировального станка с программным управлением были созданы макет прототипа станка в масштабе 1:1 и специальный стенд, позволяющий оперативно воспроизводить пространственные условия деятельности станочника. С 'помощью скользящих металлических стержней и навесного оборудования, имитирующего основные рабочие элементы станка (зажимной патрон, заднюю бабку и т. п.)„ на стенде последовательно воспроизводился ряд объемных моделей станка и рабочей зоны. Во время работы испытуемых с определенной моделью записывалась биоэлектрическая активность мышц. Полученные миограммы позволили выбрать из ряда исследуемых вариантов один, размеры и геометрическая форма которого обеспечивали минимальное напряжение мышц станочника по поддержанию рабочей позы [36].

В эргономике остро ощущается необходимость применения методов математического моделирования. В последнее время модели человеческих факторов в технике появляются в большом количестве. Однако далеко не каждая из них действительно моделирует изучаемый процесс, и нередко моделирование превращается в игру математическими символами. Тем не менее это не дает оснований сомневаться в том, что стремление дать математическое описание человеческих факторов в целом, безусловно, способствует развитию теории и практики эргономики. Главные проблемы, которые возникают при этом, связаны с выявлением всего комплекса психофизиологических свойств и характеристик человека, существенных для его деятельности в системе. Именно они должны быть отражены в соответствующих математических моделях, призванных для количественного описания указанной деятельности [64].

Разработаны методики, в которых количественному моделированию подвергаются такие характеристики, как качество деятельности человека-оператора, квалификация и профессиональная деятельность операторов, их психологическая направленность («личностная», «коллективистская», «деловая»), психическая напряженность (стресс), моральное состояние и спаянность коллектива и др. [35, 37]. Проводятся работы по систематизации моделей, предназначенных для описания деятельности человека в конкретных режимах функционирования системы «человек--машина» [б].

В эргономических и инженерно-психологических исследованиях систем «человек--машина» использование имитационных моделей связано главным образом со стремлением охватить единым описанием как человека, так и технические компоненты системы; необходимостью представить процессы функционирования системы «человек--машина» в обобщенной форме, позволяющей выделить и изучить подсистемы и связи между ними; желанием освободиться от.подробностей описания внутрисистемных процессов [|32]. Одним из наиболее перспективных направлений развития моделирования для целей проектирования деятельности человека является использование теоретико-математического аппарата теории игр [31]. Эргономика нуждается в применении математических методов планирования и обработки экспериментальных данных. Планирование эксперимента, под которым понимают прежде всего систему представлений о рациональной стратегии проведения конкретного исследования [44], является существенным условием эффективного развития эргономики как сферы научной и практической деятельности.

3.7 Использование ЭВМ в эргономических исследованиях

Построение адекватных моделей человеческой деятельности требует учета все большего числа факторов и взаимосвязей между ними, что ведет к постоянному усложнению моделей и способов работы с ними. Существенным при этом оказывается то, что такие модели представляют собой или «плохие» уравнения, которые не удается решить аналитически, или системы большого числа уравнений, или, наконец, сложные в логическом отношении построения с большим числом связей и условий. В большинстве случаев работа с подобными моделями принципиально невозможна без использования вычислительной техники.

В еще большей степени стимулируют проникновение ЭВМ в область конкретных исследований каждодневные потребности практики. Среди таких задач можно назвать необходимость получения достаточного объема экспериментальных результатов за сравнительно короткое время; создание системы (банка) стандартных справочных эргономических данных; экстраполяция результатов, получаемых в лабораторных исследованиях на реальные условия деятельности; получение количественных характеристик возможностей человека при осуществлении различных видов познавательной и исполнительной деятельности.

Эффективное решение таких задач возможно лишь на основе полной и частичной автоматизации различного рода эргономических исследований. Только на этом пути возможен переход к «индустриализации» и унификации методов исследования с широким использованием количественных оценок, что, в свою очередь, позволит повысить достоверность и сопоставимость результатов различных работ.

Наиболее доступной (и распространенной) формой использования вычислительной машины является обработка результатов экспериментов (опросов, анкетирования, поведенческих показателей, физиологических параметров и т. п.). Обращение к ЭВМ при этом обусловлено ее возможностями работать с большими массивами данных со скоростью, на несколько порядков превосходящей возможности человека. Кроме того, машинная обработка позволяет использовать при анализе результатов экспериментов более мощный аппарат, чем любой из доступных при «ручной» обработке. Достаточно указать для примера различные виды многомерного анализа (частная корреляция, множественная регрессия и т. д.). До недавнего времени экспериментальные исследования осуществлялись в два этапа: сначала проводился собственно эксперимент (сбор информации), затем следовали анализ полученной информации и ее обработка. Использование ЭВМ приходилось в основном на второй этап. Имеются примеры автоматизации только первого этапа -- непосредственного проведения эксперимента, например для предъявления информации в определенном временном режиме по жесткой, составленной до эксперимента программе. Однако во многих случаях подобная двухэтапная процедура проведения исследования крайне неэффективна, поскольку отсутствие координации сбора данных с течением эксперимента приводит к хранению и обработке большого количества излишней информации. Тем более, что избыток «сырого материала» затрудняет, а иногда делает и невозможным выделение искомых закономерностей. Один из путей преодоления этих трудностей состоит в проведении автоматизированных экспериментов, в которых ЭВМ ведет отслеживание хода эксперимента, обрабатывая данные в темпе их поступления (в реальном масштабе времени), и выбирает нужную стратегию ведения эксперимента. Такое использование ЭВМ представляется наиболее эффективным. При этом оказывается возможным не только оперативно изучать множество характеристик в течение одного обследования, но и ставить эксперименты, принципиально не осуществимые при использовании любой иной технической базы, поскольку в таких экспериментах возникает необходимость принятия решений по достаточно сложным алгоритмам за временные интервалы, исчисляемые миллисекундами.