Инженерная психология и эргономика

ПОДХОДЫ И КОНЦЕПЦИИ ИНЖЕНЕРНОЙ ПСИХОЛОГИИ

Изучив материал данной главы, студенты должны:

знать подходы, концепции, задачи и методы инженерной психологии; направления практической реализации исследований; специфику деятельности оператора в системах управления, виды операторской деятельности;

уметь выделять и описывать функции человека и технических компонентов, систематизировать факторы эффективности систем «человек — машина», анализировать причины ошибок;

владеть общенаучными представлениями о системах управления и их типах, приемами анализа деятельности в различных концепциях; приемами анализа причин ошибок и направлениями их минимизации.

Общенаучное представление о системах управления и деятельности оператора

Научно-технический прогресс обеспечил возможность создания сложных систем — энергетических, транспортных, производственных, систем образования, здравоохранения и других — в целях удовлетворения потребностей общества. Однако с самого начала было понятно, что успех реализации технических возможностей определяется тем, насколько человек сможет эффективно управлять такими системами, и это потребовало учета особенностей человека. Инженерная психология как научная дисциплина сформировалась в соответствии с запросами практики проектирования сложных технических средств и сегодня остается актуальным направлением их совершенствования [21 и др. ]. Основная цель инженерной психологии — проектирование систем управления, отличающихся согласованностью характеристик человека и программно-технических составляющих, обеспечивающих повышение эффективности, сохранение здоровья и развитие человека как субъекта труда.

Предметом классической инженерной психологии является деятельность оператора в автоматизированных системах управления. В современных условиях использование электронных и компьютерных средств не ограничивается производством и управлением. Применение подобных устройств обеспечило широкие возможности освоения ранее недоступных сфер (микрои макроуровня), стало частью практически всех областей человеческой активности, приобретая часто признаки предмета потребности. Прагматическая составляющая использования электронных и компьютерных средств определяется потенциальными возможностями повышения качества (точности, быстродействия, оптимальности, надежности) выполнения действий и операций, таких как 1) поиск, сбор, обработка и передача информации; 2) вычисления, расчеты для постановки задач и их решения; 3) управление системами, работающими в режиме реального времени; 4) принятие решений (объективность и обоснованность) за счет оперативной обработки массивов информации и прогнозирования возможных результатов и др. Кроме того, современные электронные и компьютерные средства расширяют возможности коммуникаций, исследовательской и проектной деятельности, творчества в сфере искусства.

Разработка и совершенствование программно-технических средств, ориентированных как на расширение их функциональных возможностей, гак и на особенности человека как пользователя, базируются на опыте, представлениях, принципах и методах анализа и проектирования систем управления классической инженерной психологии. Расширение сфер приложения инженерно-психологических исследований потребовало изменения представлений о предмете инженерной психологии. Ее предметом является не только деятельность оператора в целях проектирования автоматизированных систем, но и другие виды деятельности, предполагающие использование современных технических средств в целях их совершенствования. Это замечание определяет основное содержание последующего изложения — классические представления инженерной психологии (о деятельности оператора) с обсуждением отдельных вопросов психологии пользователя электронных средств.

Для инженерной психологии базовое значение имеют идеи и принципы системного анализа как методологического основания концептуализации, формирования и уточнения представлений о содержании своего предмета. Структура объекта описывается совокупностью связей элементов, определяющих целостность по выбранному или заданному критерию. В зависимости от выбранного критерия модели (описания) объекта могут быть различные.

Выделяют два пути членения (анализа или декомпозиции) целостности: а) логико-эмпирические основания выделения аспектов системы, ее различных сторон и установление связей между ними — собственно структурный анализ; б) анализ функций системы и выделение элементов, обеспечивающих их реализацию.

Модели объекта конструируются на основе одного или другого способа анализа, а также их совмещения, что, соответственно, приводит к структурному, функциональному или структурно-функциональному описанию. Выбор между языком функций и языком элементов определяется особенностями объекта. Для технических и человекомашинных систем характерно описание структуры на основе анализа функций (структура — вариант упорядочивания функций).

В соответствии с принципами системного анализа объектом инженерной психологии является система управления («система человек — машина» — СЧМ), в которой объект управления имеет выраженный системный характер. Системы, объект и управление им описываются множеством моделей, основу которых составляет анализ функций их элементов. Примерами системных объектов управления являются воздушное движение в зоне аэропорта, энергоснабжение региона, производственные предприятия, региональные и государственные (а также международные) системы здравоохранения и образования. Управление такими объектами требует разработки специальных структурно-функциональных образований — систем управления, обеспечивающих решение социально значимых задач. Различают два типа таких систем — информационные системы или системы обработки данных (СОД) и собственно системы управления (СУ).

Информационные системы различаются по уровню обобщенности информации и включают: 1) системы передачи и обработки данных территориального типа для планирования, контроля и реализации программ развития различных хозяйственных сфер; 2) отраслевые информационные системы обслуживания в здравоохранении, образовании, науке, на транспорте, в энергетике, финансово-банковской системе; 3) локальные системы сбора и обработки планово-экономической и учетной информации для решения задач планирования и контроля на предприятиях и в организациях. Собственно СУ предназначены для управления функционированием системного объекта посредством использования технических, в том числе и электронных, средств. К ним относятся два типа систем: 1) системы управления технологическими процессами (производственных, энергетических и транспортных объектов); 2) системы дистанционного управления (роботы-манипуляторы) и поддержки «внутрикабинной» деятельности «пилота» транспортного средства. Понятны проблемы разработки средств дистанционного управления. Не столь очевидны инженерно-психологические проблемы разработки средств поддержки деятельности людей, управляющих транспортом. Управление высокоскоростными железнодорожными поездами, воздушными судами (самолеты, вертолеты), объектами водного транспорта (корабли и подводные лодки) и космическими кораблями характеризуется высокой динамичностью ситуации и необходимостью учета большого числа факторов, в том числе, факторов-угроз. Возможности человека по учету большого числа взаимосвязанных характеристик и быстродействию в подобных условиях ограничены; их преодоление требует специальных инженерно-психологических разработок, обеспечивающих поддержку, а тем самым эффективность и безопасность работы систем. В качестве примера можно привести управление посадкой вертолета на палубу корабля. Пилоту для успешной посадки необходимо выбрать момент приземления — интегрировать характеристики скорости движения, крена и вертикального движения, прогнозировать изменения взаимного расположения палубы и вертолета по четырем координатам.

Системы управления независимо от их типа и назначения могут быть представлены в виде «контура управления», включающего четыре компонента: объект (что подлежит управлению), управляющий компонент (что управляет), механизм воздействия и средства обратной связи.

Принципиально системы управления различаются по тому, что собой представляет управляющий компонент — программно-техническое оборудование или человек. Если управляющие воздействия осуществляются в соответствии с программами функционирования технических средств, такую систему принято называть автоматической. Это означает, что человек не включен в контур управления последовательно с техническими элементами, но при этом в его функции входят запуск системы, выбор программы и режима работы, контроль ее выполнения. При нарушении работы — возникновении неисправностей — система перестает функционировать до момента устранения неисправностей и требует разрешения на продолжение работы. Автоматические системы используются в управлении технологическими процессами (химическая, металлургическая промышленность, машиностроение) при условии низкой вероятности «возмущающих» факторов и высокой определенности (детерминированности).

Системы, в которых в качестве компонента с функцией источника управляющих воздействий включен человек, принято называть автоматизированными системами управления (АСУ). Схемы автоматической и автоматизированной систем управления представлены на рис. 16.1.

Рис. 16.1. Контуры управления автоматизированной а) и автоматической б) систем управления.

(ОУ — органы управления; СОИ — средства отображения информации) В контур управления автоматической системы человек включен параллельно, имеет доступ к информации о состоянии объекта и характере управляющих воздействий для контроля и изменения режима работы системы. В автоматизированных системах субъект включен в систему последовательно с техническими элементами, выполняет функции: приема и переработки информации о характеристиках управляемого объекта, принятия решения об управляющих воздействиях, исполнения решения в виде передачи команд управления, контроля. Технические средства опосредуют взаимодействие субъекта и управляемого объекта как в части предоставления информации для принятия решения, так и передачи команд управления.

Технические средства передачи команд управления реализуют функцию расширения возможностей и снятия ограничений человека по изменению характеристик управляемого объекта — направления и скорости движения, температуры и давления, химических реакций и т. п. Исполнение команд управления осуществляется посредством либо программно-технических средств, либо человеком, который выступает как субъект управления отдельной единицей системного объекта (например, пилоты самолетов или машинисты железнодорожных составов). Следует подчеркнуть, что для всех видов профессиональной деятельности, кроме деятельности оператора, технические средства выполняют эту и только эту функцию.

Такие объекты, как космическая станция, самолет-беспилотник, энергосистема региона или отдельная атомная электростанция, самолеты в зоне аэропорта, химическое производство и др., не могут непосредственно быть «представлены» оператору в силу их системного характера и отсутствия возможностей субъекта непосредственно фиксировать их свойства. Для решения задач управления необходима информация о характеристиках объекта, которая и предоставляется техническими средствами. Технические средства этой группы выполняют специфическую функцию в системе — замещают реальный объект, предоставляя информацию (сведения) о характеристиках объекта. Признание специфичности функции замещения привело к обсуждению вопроса о предмете деятельности оператора — состояние системного объекта или абстрактная знаковая система (которую оператор преобразует в соответствии с установленными правилами), а также о задачах деятельности оператора — решение задач управления или абстрактных задач на знаковом материале. Однако не подвергается сомнению факт, что оператор взаимодействует с объектом опосредованно — имеет дело со знаковым эквивалентом объекта, а взаимодействие с объектом носит информационный характер.

Функциональный анализ системы позволяет расширить представления о типах АСУ и выявить содержание и особенности деятельности оператора для различных объектов. Преобладание тех или иных эргатических функций лежит в основе типологии операторской деятельности.

• 1. Оператор-технолог. Работает преимущественно в режиме немедленного обслуживания, выполняет управляющие воздействия в соответствии с инструкциями, содержащими, как правило, полный перечень ситуаций и решений. Процессы переработки информации и принятия решения свернуты, осуществляются по схемам; успешность деятельности определяется уровнем освоения способов и приемов действий в различных ситуациях.
• 2. Оператор-диспетчер. Обеспечивает централизованный контроль и координацию событий в реальном масштабе времени — диспетчер транспортных систем (авиаи железнодорожный транспорт), энергетических систем. Основная функция — принятие решения на основе приема и переработки информации и передача команд управления.
• 3. Оператор-наблюдатель. Обеспечивает непрерывное слежение за характеристиками процесса и его отклонениями от заданного режима в реальном масштабе времени (оператор радиолокационных установок, транспортных систем и т. п.). Основная функция — прием и переработка информации; функции принятия решения и исполнения редуцированы, соответствующие им операции свернуты и выполняются по простым схемам.
• 4. Оператор-манипулятор. Работает в автоматизированных системах дистанционного управления движущимися объектами, а также управляет роботами-манипуляторами. Основная функция оператора этого типа — осуществление управляющего воздействия. Особенности деятельности определяются требованиями точного исполнения движений в режиме реального времени. Успешность деятельности оператора зависит от уровня развития сенсомоторных процессов и овладения тактическими и стратегическими схемами (навыками) организации движения.
• 5. Оператор-исследователь. Его основная функция в системе — принятие решения о характеристиках объекта, выбор наилучшего способа действий на основе анализа актуальной ситуации и в условиях необходимости учета большого числа факторов. Способы анализа ситуаций не регламентированы, определяются уровнем развития мышления и опытом. В деятельности ведущими являются познавательные, преимущественно интеллектуальные, процессы. Примерами операторов-исследователей являются дешифровщики изображений объектов, операторы логистической службы перевозок.
• 6. Оператор-руководитель. Основная функция — принятие решения, но в отличие от четвертого типа предметом принятия решения руководителем являются организация, планирование, стимулирование и контроль деятельности людей, организации в целом. Информация, которой руководитель располагает или может располагать, — условие и основание формирования альтернативных вариантов и критериев их оценки. Реализация принятых решений жестко не регламентирована во времени, осуществляется другими членами организации. Ведущая психическая система, участвующая в принятии решения, — интеллектуальная, обеспечивающая рациональные, эвристические или интуитивные решения, детерминированные опытом и личностными качествами.

Научно-практическая направленность инженерной психологии (как и эргономики) определяется общими целями, это: 1) повышение эффективности функционирования систем; 2) обеспечение безопасности и комфортности деятельности (сохранение здоровья) человека в системах; 3) создание условий для развития личности работников. Цели инженерной психологии могут быть достигнуты при условии решения двух классов задач: задач исследования закономерностей деятельности и научно-практических задач, включающих проектирование и обеспечение деятельности. Аналогичным образом могут быть определены цели и задачи разработки программно-технических средств деятельности пользователя.

Научно-практические задачи обеспечения работы автоматизированных систем относятся к стадии их эксплуатации и связаны с необходимостью поддержания характеристик деятельности оператора. Перечень задач базируется на представлении о внутренних условиях или факторах эффективной профессиональной деятельности и соотнесен, в частности, с этапами профессионализации.

Инженерно-психологическое обеспечение включает разработку: 1) принципов и методов отбора и подбора персонала систем; 2) требований к уровню, методам и техническим средствам (тренажерам) обучения и формирования профессионального опыта; 3) рекомендаций по оптимизации профессиональной адаптации; 4) методов и средств поддержания оптимального функционального состояния; 5) рекомендаций по повышению удовлетворенности трудом; 6) рекомендаций по организации совместной деятельности персонала; 7) рекомендаций по программному обеспечению деятельности пользователей автоматизированными и электронными средствами.

Научно-практические задачи инженерно-психологического проектирования базируются на логике проектных разработок и направлены на определение ограничительных параметров технических средств, обусловленных особенностями человека. Проектирование включает: 1) разработку требований к программно-техническим средствам — информационным моделям, средствам отображения информации (индивидуального и коллективного пользования) и органам управления; 2) разработку требований к организации рабочего места оператора; 3) инженерно-психологическую и эргономическую оценку систем и деятельности оператора (пользователя); 4) определение экономического эффекта инженерно-психологических разработок.

Решение научно-практических задач основывается на результатах исследований характеристик и закономерностей деятельности оператора. Задачи исследования для поддержания (обеспечения) деятельности оператора не отличаются от задач психологии труда (исследования любого вида профессиональной деятельности). Специфичными для инженерной психологии являются задачи исследования, обеспечивающие проектирование человекомашинных систем.

I. Системотехнические задачи на разных этапах проектирования систем: 1) анализ назначения, технологий, функций и характеристик компонентов системы; 2) определение характеристик отдельных операций и действий оператора для распределения функций между человеком и техническими компонентами системы; 3) исследование закономерностей совместной деятельности для распределения функций между операторами и организации их взаимодействия; 4) анализ закономерностей информационного взаимодействия оператора и объекта управления для разработки требований к информационной среде; 5) исследование факторов среды и организации деятельности оператора (пользователя) со сложными техническими средствами.

II. Системотехнические задачи исследования рабочих характеристик системы и их детерминант, включая «человеческий фактор» и факторы внешней среды.

III. Инженерно-психологические задачи анализа деятельности оператора: 1) выявление закономерностей и характеристик перцептивных, мнемических процессов, оперативного мышления; 2) получение характеристик отдельных этапов деятельности и алгоритмов в условиях изменения внешних и внутренних средств; 3) получение данных о факторах и характеристиках отдельных операций приема и переработки информации (поиска сигнала, опознания, идентификации, кодирования и др.); 4) установление закономерностей и условий принятия решения; 5) установление закономерностей и характеристик исполнительных действий и операций.

Множественность задач инженерной психологии определяется не только сложностью объекта исследования (системы с качественно разными по природе компонентами), но и большим числом моделей описания деятельности, что соответствует принципам системного анализа. Множественность моделей отражает различные стороны деятельности человека в системе и является результатом развития идей проектирования человеко-машинных систем и теоретических концепций деятельности оператора.