Предмет, методи і завдання інженерної психології

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Предмет інженерної психології

Предметом інженерної психології - є процеси інформаційної взаємодії людини та техніки.

2. Історія розвитку інженерної психології

Інженерна психологія -- це порівняно молода галузь психології, яка виникла на стику з технічними науками і стрімко розвивається. Її поява зумовлена соціально-економічними потребами суспільства, рівнем науково-технічного розвитку, а також досягненнями в інших сферах психології, фізіології, системотехніки, кібернетики тощо.

Розвиток почався в 40-х роках 20 ст.. Пройшовши етапи від накопичення та аналізу даних про людський фактор до системного підходу проектування та експлуатації складних комплексів людина - машина.

На початку XX століття, з появою нових технічних засобів з'явились і нові види трудової діяльності людини -- водіння автомобіля, локомотива, літака, пароплава, трамвая тощо. Зміна характеру взаємодії людини з технікою зумовила виникнення нових завдань з вивчення ролі психологічних та психофізіологічних особливостей людини щодо забезпечення її професійної діяльності.

Подальший розвиток технічною прогресу супроводжувався виникненням у середині XX століття серйозних протиріч між потребами виробництва, яке швидко набирало темпів, та його науковим забезпеченням. Впровадження автоматизованих систем управління (АСУ) в різні галузі народного господарства суттєво змінило структуру професійної діяльності людини, Віднині переважали не енергетичні, а інформаційні функції, тобто функції програмування. управління, контролю, передбачення функціонування та розвитку виробничих процесів. Зміни характеру трудової діяльності по-іншому поставили проблему взаємодії людини з технічними засобами виробництва, і одного боку, застосування техніки розширило можливості людини, а з іншого -- технічне ускладнення самої техніки, зростання швидкісних параметрів її дії і, зрозуміло, зменшення часу діяльності самої людини призвели до виникнення нових проблем.

Ситуація суттєво загострилася в роки Другої світової війни. коли нову техніку не змогли ефективно використовувати навіть добре навчені спеціалісти. Вимоги, які до них висували, перевищували їхні психофізіологічні можливості. Це призвело до численних аварій, ретельний аналіз яких показав, що вони сталися внаслідок помилок, котрі допускала людина через неправильно спроектовану техніку. Отже, з вичерпанням можливостей професійного відбору і навчання спеціалістів на перший план виступила проблема пристосування техніки та умов прані до людини.

З розвитком та удосконаленням техніки зростало й значення людського фактора на виробництві. Функціонування технічних пристроїв і операції людини з ними вже розглядалися у взаємозв'язку, що спричинило формування поняття системи «людина -- машина» (СЛМ).

Впровадження і експлуатація нової техніки і технологій висунули й нові проблеми, що стали передумовою виникнення і розвитку такої галузі знань, як інженерна психологія. Перша з них -- це суттєва відмінність між проектувальною та експлуатаційною надійністю системи «людина --техніки -- середовище». Друга -- зростання нервово-психічних захворювань, викликаних так званим «індустріальним стресом». Третя -- зростання травматизму на виробництві, в транспорті та в побуті. Четверта -- висока плинність кадрів через невдоволення працівника своєю працею, відсутність можливостей розвитку особистості працівника, а також наявність «психологічного бар'єру» щодо нових видів автоматизованої діяльності.

Таким чином, на стику психологічних і технічних наук виник комплекс спеціальних теоретичних та прикладних проблем, пов'язаних зі створенням комбінованих систем «людина -- машина». Вирішення цих проблем тільки інженерними методами стало неможливим. Необхідно було мати інформацію про психічну діяльність людини в сучасних технічних системах, комплексах для вдосконалення їх проектування, створення, експлуатації, транспортування., ремонту тощо. Потреба у визначенні цієї інформації і зумовила появу нової галузі знань -- інженерної психології.

3. Завдання інженерної психології

Загальні завдання інженерної психології: В загальному значення інженерна психологія вирішує завдання пристосування техніки та умов праці до людини. Головною задачею є: розробка оптимальних методів і засобів, вирішення протиріч між технологічними процесами і технікою з одного боку та трудовою діяльністю з іншого, що виконують в процесі розвитку виробництва.

Основними завданнями інженерної психології є:

1. Аналіз функцій людини в системі людина-машина. Дослідження структури і класифікація діяльності оператора.

2. Вивчення процесів перетворення інформації людино-оператором, яке включає прийом інформації, переробку інформації, прийняття рішення і здійснення керівних впливів.

3. Розробка принципів побудови робочих місць операторів.

4. Вивчення впливу психологічних факторів на ефективні системи людина-машина.

5. Розробка принципів і методів професійної підготовки операторів, яка включає професійний відбір, навчання, тренування, формування колективу.

6. Інженерно-психологічне проектування та оцінка системи людина-машина. Це завдання є узагальнюючим і використовує результати вирішення всіх попередніх завдань.

7. Визначення економічного ефекту інженерно психологічних розробок.



4. Системний підхід до інженерної психології

Системний підхід є основою реалізації методологічних принципів інженерної психології. Він є основою застосування цих принципів, містить принципи системного підходу щодо інженерних явищ і процесів.

Принципи системного підходу:

- психічні явища слід розглядати як багатомірну та багаторівневу систему.(Різні характеристик психологічних процесів розглядаються в сукупності : інформаційні, операційні, мотиваційні.

- при вивченні психічних властивостей людини слід враховувати множинність тих стосунків в яких вона існує. Для цього здійснюється багатомірна класифікація властивостей людини.

- динамічність психіки людини. Враховується шляхом створення адаптивних систем в яких адаптація здійснюється за допомогою технічних пристроїв.

- своєрідне розуміння принципу детермінізму, воно не є жорстким і враховує, що той чи інший вплив опосередковується всім психічним складом особистості людини.

Системний підхід, що використовується для опису та дослідження інженерно-психологічних явищ і процесів, має свої специфічні риси.

По-перше, психологічні явища розглядаються як багатомірні та багаторівневі системи. Багатомірність виявляється в тому, що психічні процеси аналізуються в сукупності різних характеристик -- інформаційних, операційних, мотиваційних тощо, кожна з яких має свій рівень, -- це і забезпечує багаторівневість.

Так, наприклад, процес прийняття рішення може розглядатися з різних боків: і як нейрофізіологічний акт, і як окрема дія, і як творчий процес знаходження або відкриття чогось нового, і як соціально-психологічне утворення зі своїми параметрами. При цьому структура і механізми прийняття рішень будуть неоднаковими на різних рівнях психічної регуляції діяльності, а також залежатимуть від технічного та технологічного її забезпечення.

По-друге, складність і специфіка СЛМ, а також обставини, в котрих вона функціонує, зумовлюють відмінність структури діяльності оператора, яка впливає на її властивості.

Природні особливості нервової системи, здібності, риси характеру, рівень розвитку когнітивної, емоційно-комунікативної та регулятивної сфер, готовність до діяльності -- все це властивості різного порядку, і їх необхідно враховувати при вирішенні проблеми оптимізації СЛМ. Так, зокрема, при оцінці надійності СЛМ, яка функціонує в умовах дефіциту часу, в аварійних ситуаціях, на перший план виступають природні властивості людини, пов'язані з особливостями її нервової системи.[93; 94]

По-третє, система психічних властивостей людини постійно змінюється, розвивається, що потрібно брати до уваги при інженерно-психологічному проектуванні СЛМ. Це можливо за використання основних положень концепції багаторівневої взаємної адаптації людини і машини.

По-четверте, всі види СЛМ -- цілеспрямовані системи, в яких людина вибирає або формулює мету, визначає задачі та способи їхнього вирішення. Тобто мета є «системо утворювальним фактором» (П. К. Анохін) організації всієї системи психічних процесів, що забезпечують діяльність оператора, при цьому зовнішній вплив на людину опосередковується всім внутрішнім психічним складом особистості.

Таким чином, людина-оператор організовує систему для досягнення обраної нею мети, забезпечуючи СЛМ пластичність її функціонування. Технічна система розглядається як засіб досягнення заданого результату, яким користується людина, виконуючи свої дії та отримуючи інформацію про результати їх виконання.



5. Методологічні принципи в інженерній психології

Основними методологічними принципами інженерної психології є:

1. Гуманізація праці - підкреслює провідну творчу роль людини, протилежним є принцип симпліфікації (спрощення) який прагне до максимального спрощення діяльності людини, виключення усіх її творчих елементів.

2. Активного оператора - людина повинна здійснювати активні функції в системі людина-машина. За умов виконання даного принципу психофізіологічні витрати зменшуються, а ефективність зростає.

3. Проектування діяльності - проектування діяльності має виступати як основа рішення решти завдань побудови системи людина-машина.

4. Послідовності - виконання інженерно-0психологічних умов не повинно бути одноразовим, а має бути забезпечено на всіх етапах існування системи людина-машина.

5. Принцип компетентності - означає необхідність розвитку міждисциплінарних зв'язків інженерної психології.

6. Методи інженерної психології

Застосовуючи системний підхід, інженерна психологія використовує широкий арсенал методів і конкретних методик, розроблених як у психології праці, так і в суміжних галузях знань (фізіології, кібернетиці, математиці тощо).

За характером отримання даних про діяльність оператора методи досліджень можна поділити на

-психологічні,

-фізіологічні

-математичні



Схема 2

За допомогою психологічних методів здійснюється психологічний аналіз діяльності оператора в реальних або лабораторних умовах, аналіз впливу різних психологічних факторів на результати діяльності оператора. Психологічні методи застосовують з метою дослідження або з метою випробування. За результатами досліджень, отриманими за допомогою спостереження, експерименту або опитування, виявляють закономірності діяльності оператора та механізми психічних явищ. У процесі випробувань, які проводяться через тестування, з'ясовується наявність необхідних психологічних рис та характеристик певного оператора.

Фізіологічними методами послуговуються у вивченні функціонального стану людини, характеру реагування різних систем організму в процесі діяльності. Аналіз фізіологічних характеристик дає змогу визначити, як і якою «ціною» здійснюється досягнення відповідної мети.

Математичні методи використовують для статистичної обробки результатів, пошуку закономірностей, побудови моделей діяльності оператора.

Психологічні і фізіологічні методи є традиційними для психології, і тому для вирішення необхідних завдань розроблено надзвичайно багато методик.

Особливістю методів моделювання є те, що в них розглядаються не реальні процеси, а штучно побудовані об'єкти, які певним чином співвідносяться з реальними явищами і тому називаються моделями.

Залежно від характеру, моделювання може бути фізичним, математичним, імітаційним.

При фізичному моделюванні вивчається діяльність оператора в лабораторних умовах за допомогою спеціального обладнання -- тренажерів, стендів, макетів, експериментальних об'єктів. Це інженерно-психологічний експеримент із відтворення психологічної структури та особливостей реальної діяльності оператора в лабораторних умовах. Утім, таке моделювання передбачає і застосування математичного планування та обробки отриманих результатів.

Математичне моделювання досліджує діяльність оператора за допомогою математичних моделей -- формул, рівнянь, нерівностей, -- котрі відображають реальний процес. У такому разі дослідження самої діяльності переноситься на перетворення різних формул або вирішення системи рівнянь. При цьому є певні обмеження стосовно застосування отриманих результатів.

Імітаційне моделювання здійснюється за допомогою електронно-обчислювальної техніки, яка значною мірою враховує вплив випадкових факторів, зумовлених умовами діяльності, особливостями процесу управління та самою людиною.

7. Зв'язок інженерної психології з другими науками

Перш за все розвиток інженерної психології пов'язаний із розвитком психологічної науки в цілому, оскільки основний об'єкт вивчення психології -- людина, а в інженерній психології -- людина-оператор, тобто людина, котра здійснює трудову діяльність у взаємодії з машиною, предметом праці та зовнішнім середовищем за допомогою дистанційного управління.

Досліджуючи процеси функціонування СЛМ, інженерна психологія опирається на методологічну базу -- принципи, теоретичні концепції, схеми, які розроблені в загальній психології. Вона використовує знання про закономірності перебігу психічних процесів (сприймання, пам'яті, мислення), у відповідності з якими людина-оператор приймає інформацію, її запам'ятовує та переробляє. Велике значення мають дані психофізіології, що розкривають фізіологічне забезпечення психічних процесів, індивідуальні особливості їхнього вияву та допомагають з'ясувати психофізіологічну «ціну» досягнення певної мети. Дуже тісними є зв'язки інженерної психології з психологією праці -- в напрямку вивчення механізмів регуляції трудової діяльності, раціональної організації праці, професіонального відбору та навчання операторів. Інженерна психологія дотична і до проблем соціальної психології. Сучасні СЛМ, як правило, обслуговує значна кількість людей, і тому виникають питання щодо формування виробничих груп, екіпажів, налагодження комунікаційних зв'язків, соціально-психологічного клімату тощо. Втім, усі соціально-психологічні проблеми у даному випадку вирішуються тільки у специфічному ракурсі - взаємодії людей у СЛМ.

Навколо інженерної психології почав утворюватися науково-практичний комплекс -- ергономіка, метою якої є розгляд системи «людина -- техніка -- середовище» (СЛТС) з акцентуванням передусім фізіолого-гігієнічного аспекту досліджень і рекомендацій.

Складність сучасних систем зумовлює підвищення ролі соціальних та організаційних факторів на виробництві. Функціонування таких соціотехнічних систем значною мірою залежить від ефективності управління ними. В цьому плані інженерна психологія співпрацює з психологією управління, яка вивчає структуру управлінської діяльності при застосуванні різних автоматизованих систем.

Інженерна психологія також взаємодіє з такими дисциплінами, як кібернетика, системотехніка, загальна теорія систем, теорія зв'язку та ін.

Кібернетика є наукою про загальні закономірності процесів управління різними системами - живими організмами, технікою, суспільством. Отже, врахування досліджень у цій галузі допомагає інженерній психології вивчати сучасні СЛМ з єдиних позицій, інтегруючи такі різні складові системи, як людина і машина. При цьому, зрозуміло, враховуються як специфіка діяльності людини-оператора, котра підпорядкована біологічним та психологічним законам, так і специфіка роботи машини, що зумовлена фізичними та хімічними законами.

Неабияке значення має використання досягнень математики, застосування математичних методів, особливо на стадіях проектування СЛМ.

Зміцнюються взаємозв'язки між інженерною психологією та економікою. Впровадження у виробництво інженерно-психологічних розробок і рекомендацій потребує визначення їхньої економічної ефективності, доцільності залучення додаткових коштів.

8. Загальна характеристика методів

Згідно з цією класифікацією всі методи досліджень поділяються на чотири основні групи:

- організаційні, до яких належить система методологічних засобів, що забезпечують комплексний підхід до дослідження СЛМ. Характерною рисою міждисциплінарних досліджень є не поєднання окремих результатів, отриманих у незалежних дослідженнях, а організація такого дослідження, в якому синтезовані різні дисципліни;

- емпіричні, що охоплюють усі методи отримання наукових даних. Це методи спостереження і самоспостереження, експериментальні методи здобуття даних у лабораторному та виробничому експериментах, діагностичні методи(тести, анкети, інтерв'ю, бесіди, соціометрія тощо), методи аналізу процесів і продуктів діяльності (хронометрія, циклографія, трудовий метод, професіографічний опис і т. ін.), моделювання;

- обробки даних, до яких належать методи кількісного та якісного опису наявних даних, добору необхідних критеріїв їх зіставлення;

- інтерпретації отриманих результатів у контексті цілісного опису діяльності людини та функціонування СЛМ.

9. Психологічні методи

За допомогою психологічних методів здійснюється психологічний аналіз діяльності оператора в реальних або лабораторних умовах, аналіз впливу різних психологічних факторів на результати діяльності оператора. Психологічні методи застосовують з метою дослідження або з метою випробування. За результатами досліджень, отриманими за допомогою спостереження, експерименту або опитування, виявляють закономірності діяльності оператора та механізми психічних явищ. У процесі випробувань, які проводяться через тестування, з'ясовується наявність необхідних психологічних рис та характеристик певного оператора.

Психологічні методи дають змогу простежити динаміку психічних процесів, оцінити рівень розвитку психічних властивостей особистості, провести психологічний аналіз діяльності.

В інженерно-психологічних дослідженнях застосовуються:

- антропометричні та біомеханічні методи для реєстрації рухової активності людини і виявлення різних зон її досяжності;

- методи гігієни праці для опису та аналізу факторів виробничого середовища -- температури, вологості, шуму, вібрації, інтенсивності опромінювання, освітлення тощо;

- методи соціометрії для проектування спільної діяльності операторів, підбору команд, екіпажів.



10. Фізіологічні методи

Фізіологічними методами послуговуються у вивченні функціонального стану людини, характеру реагування різних систем організму в процесі діяльності. Аналіз фізіологічних характеристик дає змогу визначити, як і якою «ціною» здійснюється досягнення відповідної мети. Фізіологічні методи застосовуються для вивчення функціонального стану працівника та оцінювання реакції різних систем організму на виконання конкретної роботи.

До найпоширеніших фізіологічних методів належать методи

-дослідження функціонального стану центральної нервової системи,

-рухового апарату,

-м'язової сили й витривалості,

-дихання й газообміну,

-стану серцево-судинної системи,

- аналізаторів.

11. Математичні методи

Математичні методи використовують для статистичної обробки результатів, пошуку закономірностей, побудови моделей діяльності оператора.

На різних стадіях проектування та експлуатації СЛМ можуть бути застосовані різні методи. Так, наприклад, на початкових етапах проектування діяльності оператора краще вдаватися до математичних методів моделювання, котрі дають змогу попередньо оцінити СЛМ, діяльність самого оператора та висунути вимоги до її технічного забезпечення. Далі доцільно використовувати імітаційне або фізичне моделювання для отримання повніших вихідних параметрів функціонування СЛМ. На завершальних етапах проектування виникає необхідність отримання даних про діяльність оператора, його стан і фактори, котрі впливають на ефективність функціонування СЛМ. Тут уже переважають психологічні та фізіологічні методики. На стадіях випробування а експлуатації дослідження здійснюються комплексно, що потребує правильного поєднання різних методів.

12. Імітаційні методи

Імітаційне моделювання здійснюється за допомогою електронно-обчислювальної техніки, яка значною мірою враховує вплив випадкових факторів, зумовлених умовами діяльності, особливостями процесу управління та самою людиною.

На різних стадіях проектування та експлуатації СЛМ можуть бути застосовані різні методи. Так, наприклад, на початкових етапах проектування діяльності оператора краще вдаватися до математичних методів моделювання, котрі дають змогу попередньо оцінити СЛМ, діяльність самого оператора та висунути вимоги до її технічного забезпечення. Далі доцільно використовувати імітаційне або фізичне моделювання для отримання повніших вихідних параметрів функціонування СЛМ. На завершальних етапах проектування виникає необхідність отримання даних про діяльність оператора, його стан і фактори, котрі впливають на ефективність функціонування СЛМ. Тут уже переважають психологічні та фізіологічні методики. На стадіях випробування а експлуатації дослідження здійснюються комплексно, що потребує правильного поєднання різних методів.

13. Особливості і класифікація системи «людина-машина»

Тенденція розвитку автоматизованого та автоматичного виробництва свідчить, що від початку виникнення інженерної психології до сьогодення частка неавтоматизованого виробництва зменшилася з 76 % до 8 %, а автоматизованого і автоматичного -- зросла відповідно з12%до60%із12% до 32 %. Це означає і дедалі більшу витребуваність операторської діяльності.

У загальній теорії систем (системології) систему розуміють як комплекс взаємопов'язаних та взаємодіючих між собою елементів, поєднаних спільною метою і спільною інформаційною мережею.

Інженерна психологія розглядає системи, в яких задіяні як людина, так і технічні пристрої. Все, що знаходиться в СЛМ між людиною і керованим об'єктом, умовно зветься машиною, тобто машина -- знаряддя праці людини-опера-тора, а він сам -- суб'єкт праці.

Залежно від сфери застосування, СЛМ мають відповідну структуру, визначаються ступенем участі й кількістю операторів. З цими ознаками пов'язані й функції оператора в СЛМ, що зумовлює необхідність класифікації діяльності оператора і самих систем «людина -- машина». Основою такої класифікації можуть бути групи ознак:

- цільове призначення системи;

- характеристики людини або певної групи людей;

- тип і структура машини;

- тип взаємодії у самій системі.

За призначенням системи поділяються на такі класи:

- керуючі, основне завдання яких -- керування машиною або комплексом;

- обслуговувальні, в котрих людина наглядає за діяльністю машини, проводячи її ремонт і налаштування тощо;

- навчальні, до яких належать технічні засоби навчання, тренажери, імітатори і т. ін.;

- інформаційні, що забезпечують пошук і накопичення не обхідної інформації (системи зв'язку, телевізійні, радіолокаційні, документальні системи тощо);

- дослідницькі, які використовуються у вивченні різних явищ, пошуку нової інформації та закономірностей (прилади та пристрої, макети і моделі самої системи).

За характером «людського компонента» СЛМ поділяються на:

- моносистеми: один оператор і один технічний пристрій;

- полісистеми, в котрих значна кількість людей взаємодіє з багатьма технічними пристроями; різновидом таких систем є соціотехнічні системи. Крім цього, полісистеми поділяються на паритетні та багаторівневі, ієрархічні. Вперших -- паритетних -- інформація подається і за формою, і за змістом однаково для всіх. Наприклад, табло групового використання або системи забезпечення життєдіяльності людини на човні чи космічному кораблі. У других -- багаторівневих -- на обмін інформацією впливає ієрархічна структура взаємодії людей з технікою. Для прикладу, це -- система управління повітряним рухом літаків: найвищий рівень -- диспетчер аеропорту, далі -- командир літака, потім -- члени екіпажу.

За типом і структурою машинного компонента СЛМ поділяються на:

- інструментальні, в яких оператор використовує найпростіші інструменти, прилади;

- прості автоматизовані, в котрих технічні засоби перетворюють енергію людини;

- складні автоматизовані, де функціонують різні за призначенням, складністю і підпорядкованістю технічні компоненти. Керування такими системами здійснюється не тільки за схемою «людина -- машина», а й у ланцюгу «людина -- людина -- машина».

За характером взаємодії СЛМ поділяються на три основні типи (за специфікою участі оператора у процесі керування).

У системах першого типу процес керування відбувається безперервно, оператор спостерігає за цими процесами і втручається тільки тоді, коли треба ліквідувати відхилення. Такі системи мають високий ступінь автоматизації виробничих процесів, тому їх застосовують у хімічній, металургійній промисловості тощо.

У системах другого типу процес керування також безперервний, але оператор періодично, дискретно сам вирішує низку певних завдань, між якими є так звана оперативна пауза. Це -- системи автоматизованого зв'язку, радіолокаційні системи.

Для систем третього типу характерна чітка дискретність вирішення оператором певних завдань. Це -- системи управління польотами, транспортні системи, системи з відстроченим зворотним зв'язком.

Окремо виділяють системи безперервної взаємодії, до яких належать системи типу «водій -- автомобіль».

Наведена класифікація не є єдиною.

14. Показники якості системи «людина-машина»

Будь-яка СЛМ покликана задовольняти певні потреби людини або суспільства. Для цього вона повинна мати низку властивостей, які закладаються під час її проектування і реалізуються в процесі її експлуатації. Згідно з державним стандартом ДЕСТ 2.116-71, властивості СЛМ - це об'єктивна особливість, яка виявляється в процесі експлуатації. Кількісна характеристика певної властивості системи має назву показника якості СЛМ, тобто кожна СЛМ має нескінчену множину властивостей, що визначають її якість. Під якістю розуміють сукупність властивостей, які характеризують ступінь придатності системи для використання її за призначенням, тобто її ефективність.

Нині поряд з основними показниками розробки та експлуатації технічних систем (продуктивність, надійність, економічність) різко зросло значення таких показників, як ергономічність, екологічність, естетичність, котрі забезпечують досягнення соціальної ефективності нової техніки. Використання досягнень інженерної психології при проектуванні техніки й умов її функціонування сприяє підвищенню ефективності і якості праці, зручності експлуатації та обслуговування техніки, скороченню термінів її освоєння, поліпшенню умов праці, економії витрат фізичної і нервово-психічної енергії працюючої людини, підтриманню її високої працездатності.

Участь людини-оператора у функціонуванні СТЛС зумовлює наявність специфічних властивостей, які визначають інтегральні характеристики зв'язку людини і машини в конкретних умовах зовнішнього середовища. Сукупність цих специфічних властивостей, котрі забезпечують можливість динамічної взаємодії людини з технічними засобами з метою виконання системою поставлених завдань у заданих умовах експлуатації, можна назвати ергономічністю системи. Ця інтегральна характеристика забезпечується певними інженерно-психологічними властивостями системи, зокрема швидкодією, точністю, надійністю і напруженістю діяльності оператора.

Швидкодія характеризується часом проходження інформації по замкненому колу «людина -- машина», а точніше, часом функціонування СЛМ до досягнення певної мети, тобто тривалістю циклу регулювання:



Де t_i - час обробки інформації в i-й ланці СЛМ; k - кількість ланок СЛМ, в ролі яких виступають і технічні системи, і оператори.

Цикл регулювання -- це проміжок часу, за який виникає відхилення у системі і відбувається його ліквідування, тобто система стає такою, як задано програмою. Розглянемо цю характеристику на прикладі простої одноконтурної схеми регулювання.

Припустимо, що оператор повинен витримувати технічні параметри системи в заданих межах. Один із цих технічних параметрів, незалежно від дій оператора, почав відхилятися від заданого значення n_o до значення n₁ котре розглядається як порушення в роботі системи. Інформація про це порушення з'явиться на приладах за час t₁ який зумовлений інерційністю системи вимірювання. Для її знаходження, сприйняття, обробки і прийняття рішення операторові необхідний певний час t₂. Крім цього, для виконання певних керуючих дій теж потрібен певний час - t₃ а для їхнього тривання в системі, з метою приведення цього параметра в норму, також необхідний певний час - t₄. Таким чином, проходження інформації по контуру управління визначається сумарним часом затримки інформації в окремих складових системи «людина - машина». Час проходження інформації в технічних частинах СЛМ (t₁ і t₄) зумовлений технічними характеристиками системи. Час, необхідний на сприйняття інформації, прийняття рішень і виконання керуючих дій (t₂ і t₃), залежить від самого оператора, цілей та умов його діяльності:

Таким чином, оператор керує системою і регулює її роботу відповідно до певної програми, яка має часові характеристики. Виконання цієї програми залежить від технічних характеристик системи, які зумовлюють зовнішні, технічні, часові обмеження. Крім цього, людині-оператору притаманні свої, внутрішні, психофізіологічні властивості, які теж зумовлюють певні часові обмеження. При цьому ці внутрішні обмеження можуть змінюватися залежно від функціонального стану оператора. Ось чому досягнення однієї і тієї ж мети відбувається по-різному не тільки у різних операторів, але і в одного й того ж.

Та в конкретних умовах діяльності певний оператор може, не відчуваючи напруження, витратити мінімальний час на знаходження, сприйняття, переробку інформації і прийняття рішень (t₂, ), а також на введення цього рішення у систему через керуючі дії (t₃ ). За таких умов час циклу регулювання буде мінімальним:

Ця характеристика є показником внутрішніх обмежень оператора, його швидкісних можливостей, які залежать від швидкості перебігу нервових процесів.

Тепер звернемо увагу на зовнішні обмеження, які необхідно враховувати в діяльності оператора. Розглянемо той самий приклад, але припустимо, що оператор, сприйнявши відхилення параметра п за час t_2тт, не реагував на нього, і воно (відхилення параметра п) наростало й надалі. Характер відхилення параметра п наведений на рис. 2.

Рис. 2. Характер залежності циклу регулювання (Г) від параметра п



Гранично допустиме відхилення даного параметра в системі -- n_max, збільшення якого призводить до відмови системи, як бачимо з рис. 2. Останній момент, коли ше оператор може втрутитися у функціонування системи, є час t_к, за умови, що командні дії оператор введе за час t_k, і вони пройдуть у системі за час t₄. Виходячи з цього, оператор у наведеному прикладі має певний вільний час понад мінімальний, який був названий резервним:

Слід зауважити, що поняття резервного часу введене умовно, оскільки в реальній діяльності виникають додаткові затримки інформації, які збільшують час її обробки і реагування на неї. До того ж резервний час, так би мовити, вміщує або враховує індивідуальні психофізіологічні розбіжності між операторами. Для оцінки рівня технічних обмежень у часі використовують поняття ліміту і дефіциту часу. Говорячи про «ліміт», мають на увазі певні зовнішні обмеження у часі. Термін «дефіцит» уживається тоді, коли відведений оператору час менший за мінімально необхідний для вирішення задачі. Але за рахунок саморегуляції деякі оператори можуть підвищити свої швидкісні можливості і укластися у відведений час. Правда, тут постає питання: якою «ціною» це їм вдається?

З іншого боку, критерієм швидкодії є час вирішення задачі, тобто час від моменту реагування оператора на надходження інформації до моменту закінчення керуючих дій оператора. Звичайно, цей час прямо пропорційний кількості інформації, що переробляється оператором:



де а і Ь -- константи, що мають певний фізичний зміст: а -- прихований час реакції, який залежить від модальності сигналу і приблизно дорівнює 0,2с; Ь -- величина, яка зворотна швидкості переробки інформації оператором і дорівнює 0,15 : 0,35 с/біт; Н -- кількість інформації в бітах.

У разі надходження декількох сигналів оператор приступає до обробки певного сигналу через деякий час, тобто сигнал чекає своєї обробки, на що витрачається певний час -- t_чек У цьому випадку швидкодія переробки інформації оператором характеризується двома складовими:

а тривалість циклу регулювання становить

де t_i -- час затримки інформації у і-й ланці машини, а п -- кількість ланок машини.

При заданому Т_п і відомих л (паспортні дані технічних пристроїв) від оператора вимагається така швидкодія:

З іншого боку, t_ц можна визначити як суму часу кожного з етапів переробки інформації, прийняття рішень і здійснення керуючих дій -- t₂ і t₃

Таким чином, часові характеристики діяльності оператора в інженерній психології можуть застосовуватись як:

- показник часових обмежень;

- показник швидкості перебігу нервових процесів;

- характеристика процесу навчання;

- характеристика узгодженості складових СЛМ.

Точність роботи оператора -- це відповідність його дій заданій програмі. Програма роботи може задаватися у вигляді послідовності дій і у вигляді результату, якого потрібно досягти. Але в процесі діяльності операторові доводиться враховувати численні зміни, які доповнюють і уточнюють програму, потребують нових критеріїв оцінок. Завдяки цьому в оператора складається досить конкретна система уявлень про показники діяльності системи, яка формує певний образ-еталон, згідно з яким він організовує свою діяльність і підтримує необхідну точність у процесі реалізації програми.

У реальному процесі управління, хоч би як ідеально він був організований, результати дій оператора, а також показники роботи техніки неодмінно мають деякі відхилення від заданих програмних значень, які називають похибками. Поки похибка перебуває в допустимих межах, визначених правилами, інструкціями, програмами тощо, це нормальне явище, і воно принципово не впливає на функціонування системи в цілому. Коли ж похибка перевищує встановлені значення, то це вже порушує нормальну роботу системи, і її кваліфікують як помилку.

У випадках, коли похибка в роботі оператора досягає значення, за якого неможлива подальша робота оператора або показники його діяльності не можуть забезпечити досягнення поставленої мети, її кваліфікують як відмову людини-оператора. Точність системи прийнято характеризувати величиною, зворотною до її найбільш допустимої похибки.

Коли мова йде про систему «людина -- машина», то окрема оцінка точності оператора і техніки без урахування їхнього взаємозв'язку буде неповною. Оператор під час керування системою впливає на весь комплекс її параметрів, які, своєю чергою, теж пов'язані між собою, і тому вплив на один із параметрів системи може відобразитися на точності регулювання інших. До того ж похибка в регулюванні різних систем вимірюється різними одиницями. Ось чому загальна похибка системи має враховувати питому вагу кожної з її складових. Такий підхід дає змогу оцінювати вплив окремих систем на загальну точність її регулювання, прогнозувати процес накопичення в окремих складових системи, що сприяє розробці цілеспрямованих заходів з підвищення точності функціонування СЛМ.

Усі похибки операторів і приладів поділяють на систематичні та випадкові.

Систематичні похибки виникають у разі впливу постійно і однаково діючих факторів, які за значної кількості вимірювань багаторазово повторюються. В оператора вони з'являються через такі причини:

- невиконання правил вимірювання;

- невиконання правил оцінки результатів;

- індивідуальні недоліки, пов'язані з професійними і особистісними якостями.

Систематичні похибки оператора можна зменшити або зовсім ліквідувати шляхом його навчання, створення спеціальних таблиць поправок або внесення певних змін у конструкцію самих приладів.

Випадкові похибки спричинені впливом факторів нестабільної дії, появу яких складно передбачити. Для операторів це, як правило, -- довкілля або їх фізичний чи психічний стан. Випадкові похибки людини і техніки ліквідувати неможливо, втім, їх можна зменшити, забезпечивши належну підготовку оператора, сприятливі умови його діяльності, технічне вдосконалення приладів.

Усі похибки вимірювання в оператора або технічних приладів, незалежно від природи їхнього виникнення, поділяють на абсолютні, відносні і приведені.

Абсолютна похибка -- це різниця між виміряною і реальною величинами:



Вона виражається у тих самих одиницях, що і вимірювана величина, і не характеризує точність самого вимірювання.

Відносна похибка -- це відношення абсолютної похибки до дійсного значення параметра, виражене у відсотках:

Слід зауважити, що в разі зменшення значення вимірюваного параметра відносна похибка буде суттєво збільшуватися. Таким чином, вона характеризує точність вимірювання, але не сам вимірювач. Для оцінки точності вимірювального приладу використовують приведені похибки.

Приведена похибка визначається відношенням абсолютної похибки до максимально можливого значення параметра, що вимірюється, тобто до найбільшого значення шкали або діапазону шкали, якщо всередині є нульова позначка

За максимальним значенням приведеної похибки визначається клас точності приладів.

Проблема точності актуальна і для діяльності людини-оператора, і для роботи техніки, і для забезпечення їхньої взаємодії. Повніше питання застосування різних методів оцінки похибок, класифікації й аналізу помилок оператора, впливу психологічних факторів на точність його роботи, регуляції точності розглянуті в спеціальній літературі [16; 19; 42; 44; 57; 100].

Характеристика точності, як і час реагування (швидкодія), відображає ступінь узгодженості техніки з психофізіологічними можливостями людини.

Точність є одним із показників якості діяльності оператора. Вона свідчить про те, якою мірою вдається йому забезпечувати параметри роботи системи відповідно до заданої програми. Показник точності в інженерній психології застосовується для оцінки перебігу розвитку психічних процесів і їхніх результатів, упливу різних факторів на ефективність діяльності операторів, особливостей психічних і фізичних станів операторів, їхніх індивідуальних розбіжностей.

Надійність системи характеризується її здатністю зберігати необхідну якість функціонування у заданих умовах роботи. Тому надійність людини-оператора -- це властивість, яка характеризує його здатність безвідмовно працювати відповідний інтервал часу в заданих умовах діяльності.

При оцінці надійності оператора необхідно передусім визначити, що розуміється під відмовою оператора. Про це вже йшлося, коли ми розглядали показник точності роботи оператора і, зокрема, різні види похибок.

Відмова людини-оператора розглядається в інженерній психології як невиконання чи несвоєчасне виконання нею необхідних дій або таке зниження якості їх виконання, за якого неможливе досягнення поставленої мети. Відмова людини-оператора кваліфікується за результатом, і це має принципове значення, адже людина має досить великі компенсаторні можливості, завдяки яким вона своєчасно може змінювати програму дій, ліквідовуючи або зменшуючи негативні наслідки своїх помилок.

Самі відмови оператора поділяють на:

- активні і пасивні, які в першому випадку пов'язані з не правильним сприйманням інформації або виконанням дій, а в другому -- з помилками пам'яті, уваги тощо;

- раптові і поступові, коли відмова виникає стрибкоподібно або поступово накопичується;

- явні і неявні -- перші мають безпосередній прояв, другі --через деякий час або через інші системи.

Для оцінки і прогнозування діяльності оператора використовують такі показники:

- час роботи оператора між двома відмовами;

- кількість відмов за даний проміжок часу;

- інтенсивність відмов за певний період роботи, яка визначається за формулою

де ?n_(t) -- кількість відмов при загальній кількості дій оператора -- N за період часу -- ?t.

Як бачимо, показники своєчасності й точності роботи характеризують тільки окремий її результат, але не відображають діяльність людини в цілому. Повніше діяльність оператора визначається ступенем стабільності дотримання цих показників у різних видах і умовах діяльності. Це і є характеристика надійності роботи людини-оператора. Таким чином, надійність характеризується безпомилковою роботою оператора і визначається ймовірністю правильного вирішення задач. Для її підрахунку використовується така формула:

де т -- кількість правильно вирішених задач, N -- загальна кількість вирішених задач.

Загальна надійність СЛМ визначається за формулою



де Р_i(Tu) -- надійність роботи i-Ї ланки СЛМ за час циклу регулювання (Т_ц).

Проблема надійності в психології розглядалася ще відомим російським фізіологом І. М. Сєченовим і вже давно вивчається в експериментальній психології, втім, в інженерній психології вона почала розроблятися з 1960 р., і насамперед завдяки працям В. Д. Нєбиліцина. Він запропонував в оцінці надійності оператора враховувати весь комплекс внутрішніх властивостей, які зумовлюють його здатність підтримувати необхідні робочі якості в умовах суттєвого ускладнення діяльності [93]. Такий комплекс внутрішніх властивостей, який становить потенційну здатність організму до надійної роботи, дістав назву базової надійності на відміну від прагматичної надійності, котра фіксується в реальних умовах діяльності.

За В. Д. Нєбиліциним, надійність людини-оператора зумовлена трьома основними факторами.

- ступенем інженерно-психологічної узгодженості техніки з психофізіологічними можливостями оператора;

- рівнем професіоналізму і підготовленості оператора;

- психофізіологічними даними, зокрема особливостями нервової системи, порогами чутливості, особистісними властивостями, станом його здоров'я.

Між надійністю оператора і технічних систем у СЛМ існує доволі складний взаємовплив. Як машина, так і оператор можуть кожен окремо виводити систему з ладу. Крім Цього, машина може провокувати відмови оператора, і людина, своєю чергою, теж може своїми діями «доводити» машину до відмови. Але тільки людина спроможна прогнозувати відмови, а в разі їхнього виникнення -- знаходити і ліквідовувати причини, підтримуючи вихідні параметри системи в заданих межах.

Слід зауважити, що нині вже існують технічні системи, здатні контролювати діяльність оператора, автоматично резервувати його дії, запобігаючи відмовам у його діяльності, але вони ще не в силі замінити людину з притаманними тільки їй значними адаптивними можливостями і творчими властивостями.

Рис. 3. Надійність системи “людина - машина” (за Чапанісом)

З досвіду роботи операторів у різних системах управління відомо, що переважну кількість відмов технічних систем операторам вдалося своєчасно виявити і своїми діями запобігти їхньому негативному впливові на функціонування СЛМ. Підтвердженням цього можуть бути дані, наведені відомим дослідником А. Чапанісом щодо характеристики надійності роботи навігаційної системи [51; 57]. З представлених на рис. З даних можна зробити висновок, що надійність системи з участю в її керуванні людини вища, ніж за чотириразового технічного резервування.

Пізніше, в дослідженнях Н. Д. Завадової і В. О. Пономаренка було доведено, що за відмов окремих технічних пристроїв висока надійність системи підтримувалася тільки завдяки можливостям пілота. При цьому було зафіксовано, що можливості пілота залежать від режимів його діяльності. Так, при автоматичному управлінні (автопілот) можливості пілота щодо виявлення й ліквідації відмов значно нижчі, ніж при ручному управлінні [41; 89].

Таким чином, надійність діяльності є не тільки показником її результативності, а й фактором, що впливає на її організацію та режим.

Виходячи з особливостей операторської діяльності, Є. О. Мілерян виділяє чотири режими роботи: навчально-тренувальний, мінімальний, оптимальний і екстремальний [101]. Кожен із режимів висуває свої вимоги до психофізіологічних та психологічних властивостей оператора, які зумовлюють базову надійність певної діяльності.

У процесі реальної діяльності з управління системами оператор не тільки впливає на роботу технічних систем, а й відповідно перебудовує свою внутрішню організацію, змінює поведінку для більш повного використання своїх функціональних резервів. Саморегуляція, основана на оцінці власної надійності при вирішенні подібних завдань у минулому, сприяє розширенню можливостей людини при розв'язанні поточного завдання. Проведені дослідження [42; 57] свідчать, що завдяки саморегуляції відбувається зміщення «демаркаційної лінії» внутрішніх обмежень і -- за рахунок цього -- повніше використання можливостей оператора. На процес саморегуляції і, відповідно, надійність роботи оператора впливають властивості нервової системи. Як свідчать дослідження В. С. Мерліна, Л. А. Копитової, К. М. Гуревича, В. Ф. Матвєєва та інших, надійність оператора значною мірою залежить від показників сили нервової системи і тривожності.

Останніми роками проблема надійності почала вивчатися з погляду розробки методів її апріорної оцінки. Серед цих досліджень основними є праці А. І. Губинського, В. Г. Євграфова, Ю. Г. Фокіна, В. І. Ніколаєва, які запропонували конкретні аналітичні методи прогнозування надійності роботи оператора і системи в цілому [31; 72; 96; 98; 147].

Специфічною рисою оператора, яка не має свого аналога в технічних системах, є напруженість його діяльності. Напруженість характерна для всіх видів трудової діяльності людини. Для фізичної праці вона має назву «важкість праці», а для розумової -- «напруженість праці». Відповідно застосовують і такі поняття, як фізична важкість та нервове напруження. Щодо операторської діяльності, як правило, використовують поняття «напруженість праці». Основні проблеми діагностики й управління психічними станами оператора розглядаються у підрозділі 4.4.

В ергономіці застосовують більш інтегровані показники функціонування СЛМ, котрі забезпечують таку її властивість, як ергономічність.

Ергономічність системи оцінюється за такими показниками, як керованість, обслуговуваність, освоюваність та заселеність [44; 120].

Під керованістю розуміється такий розподіл функцій між людиною і машиною, який забезпечує в їхній взаємодії провідну роль людини з огляду на здатність останньої до випереджувальних дій і вилучення з обміну сигналів і команд, які дезорганізують функціонування техніки або людини. З одного боку, швидкість перебігу процесів у технічних системах, точність дотримування їх параметрів, енергонасиченість машин вимагають точності, своєчасності інформації -- як отриманої від машини, так і введеної в машину; а з іншого -- останнє слово залишається за людиною. Випередження машиною дій людини неодмінно призводить до втрати контролю над СЛТС, до її некерованості. Така ситуація може спричинити аварію або емоційний стрес персоналу з усіма небажаними наслідками.

Обслуговуваність -- це просторова доступність регульованих та змінюваних елементів, таке їх розміщення, яке забезпечує раціональні дії персоналу в процесі монтування, транспортування і ремонту СЛТС. Конструктори традиційно опікуються надійністю, тривалістю, швидкодією, масою машин та ін., але через брак ергономічних рекомендацій мало цікавляться її монтуванням, транспортабельністю, ремонтопридатністю. Нерідко обладнання, що має дуже високі функціональні характеристики, вимагає від персоналу значних затрат робочої сили через невдале розміщення вузлів машини (низько, затулені іншими деталями, тісно, неможливо застосувати інструмент і т. д.). Подібні прорахунки можуть призвести до псування техніки, відмови персоналу від роботи з нею, не кажучи вже про помилки в регулюванні.

Освоюваність -- це можливість швидкого оволодіння оператором знаннями, вміннями і навичками управління та обслуговування СЛТС, яка забезпечується об'єктивністю і оптимальною організацією надходження інструктивної інформації та адаптацією СЛТС до мінімально допустимої фізичної, психологічної, освітньої підготовки персоналу. Останніми роками нагромаджено чимало відомостей про параметри антропометричних та інших групових показників, необхідних для організації навчання операторів. Водночас перехід працівників, наприклад, від універсальних металообробних верстатів до гнучких виробничих систем натрапляє на труднощі через недостатнє освоєння нового устаткування. Програмування, електроніка, інструкції з експлуатації ускладнені, не орієнтовані на реальний рівень знань персоналу, не враховано психологічні труднощі, пов'язані з новизною технологічного процесу.

...