Методы и средства изучения трудовой деятельности человека

Тахистоскоп (от лат. tachistos — быстрый, скорый и skopo — смотрю) представляет прибор, позволяющий предъявлять зрительные стимулы на строго определен­ное, в том числе очень короткое время. Тахистоскопы обеспечивают:

• предъявление предварительного «дежурного» фона или объекта, к которому адаптируется зрительная система;

• кратковременную экспозицию тестового объекта в тече­ние заданного времени;

• повторное предъявление «дежурного» или «стирающего» объекта (фона) сразу после экспозиции;

• регистрацию времени какой-либо реакции (речевой, мо­торной и т. п.).

Существуют две группы тахистоскопов:

• обеспечивающие экспозицию «натурального» объекта (пульта, прибора, схемы, информационного поля и т. п.);

• обеспечивающие экспозицию проекционного изображе­ния.

Исторически первыми были механические тахис­тоскопы, в которых время регулировалось с помощью механического затвора.

В настоящее время широко применяются также электронные тахистоскопы, работающие по принципу электронной модуляции уровня освещенности. Среди них для тахистоскопического предъявления информа­ции все чаще используются индикаторы и дисплеи, управляемые ЭВМ. Весьма эффективным является также применение телевизионных тахистоскопов, из­готавливаемых на базе промышленных телевизионных установок. К их преимуществам относится возмож­ность работы при малой освещенности (до 0,1 лк) и возможность изоляции испытуемого от помех.

Для проведения коллективных экспериментов при­меняются проекционные тахистоскопы, представляю­щие собой специально оборудованные диапроекторы. Тахистоскопы различаются также количеством незави­симо работающих каналов предъявления информации. Тахистоскопы находят широкое применение в иссле­дованиях восприятия, опознания, памяти и других по­знавательных процессов [173].

Рефлексометром называется прибор, предназначен­ный для измерения времени выполнения оператором тех или иных действий. В отличие от механических времяизмерительных устройств (например, секундомеров, часов) рефлексометр автоматически запускается в мо­мент предъявления сигнала (команды) к началу действия и выключается после выполнения обусловленного дей­ствия оператором. Для осуществления этого в каждом конкретном случае индивидуально разрабатывается и изготавливается простейший блок управления на базе бесконтактных или электромагнитных реле. Структур­ная схема такого прибора приведена на рис. 10.1. При необходимости ведения исследования в быстром темпе к блоку управления может быть подключено автомати­ческое програмное устройство (АПУ), а результаты че­рез транскриптор выведены на цифропечать.

Рис. 10.1. Структурная схема рефлексометра.

Адаптометр (от лат. adapte — приспособляю и metron — мера) служит для измерения световой чувствительно­сти глаза в процессе темновой адаптации, то есть в про­цессе постепенного привыкания глаза к темноте. Адаптрон построен на принципе измерения порога светового раздражения зрительного анализатора путем предъяв­ления точно дозированных световых воздействий. При­бор позволяет установить минимальную интенсивность светового раздражителя, вызывающую у испытуемого ощущение света при данных условиях. Яркость тестово­го объекта может меняться в очень большом диапазоне, что позволяет исследовать изменение чувствительности и, следовательно, ход темновой адаптации как нормаль­ного глаза, так и при глазной патологии.

Аудиометр (от лат. audio — слышу и греч. metron — мера) представляет специальный электроакустический прибор для исследования слуха. Сам процесс исследова­ния называется аудиометрией. По сравнению с другими методами исследования слуха (речью, камертонами, сви­стками и др.) аудиометрия имеет ряд преимуществ: позволяет дозировать интенсивность звуковых сигналов в общепринятых единицах — децибелах, производить исследование почти всех звуковых частот, воспринима­емых человеком, и осуществлять ряд функциональных проб (исследование пороговой дифференциальной чув­ствительности, интенсивности, маскировки и т.п.). Аудиометрия позволяет довольно точно охарактеризо­вать функциональное состояние слухового аппарата, а отчасти, и его функциональные возможности. Аудиометрию проводят в звукоизолированных камерах; резуль­таты заносят на специальные бланки — аудиограммы. В зависимости от подаваемого сигнала и метода регис­трации различают тональную, шумовую, автоматичес­кую и рефлекторную аудиометрию [148].

Эргометры и эргографы (от греч ergon — работа и grappho — пишу) используются для изучения работы мышц человека, определения величины мышечной работоспособности, регистрации движений рук и ног человека. Графическая запись результатов исследова­ния с помощью этих приборов называется эргограммой. С ее помощью определяю величину и мощность проделанной работы. Особенности эргограммы зави­сят от величины груза, быстроты ритма и состояния нервной системы работающего.

Определение моторных характеристик осуществ­ляется также с помощью таких приборов, как кинема-тометр, тремометр, координометр. Кинематометр по­зволяет определить чувствительность кинестетического анализатора человека (ощущение положения руки в пространстве). Тремометр применяется для оценки точности движений. Координометры обеспечивают измерение координации движений рук. Простейшей моделью координометра является суппорт от токарно­го станка. Испытуемый, оперируя одновременно или по очереди двумя рукоятками, перемешает ствол суп­порта, на котором заложена пластина с фигурной щелью (траекторией), так чтобы неподвижный штифт не касался ее краев. Оцениваются те же параметры, что и в тремометре [173]. Для изучения групповой деятельности применяются приборы типа гомеостат и кибернометр.

Полиграф представляет прибор, предназначенный для одновременной регистрации и анализа нескольких физиологических характеристик человека. Его приме­нение позволяет реализовать на практике полиэффекторную методику исследования функционального состо­яния оператора. В результате оказывается возможным судить об особенностях изучаемой деятельности, уста­новить корреляции между характером внешних сигна­лов и ответными реакциями на них. Преимуществом полиграфа является и то, что с его помощью создается возможность разграничить те сложные функциональ­ные системы, в которые регистрируемая частная реак­ция входит в качестве одного из компонентов. На прин­ципе полиграфа построен такой широко известный прибор, каким является детектор лжи (148].

Рассмотренные приборы (а их перечень можно было бы продолжить) выпускаются, как правило, се­рийно и находят широкое применение в инженерно-психологических исследованиях. Однако они далеко не полностью удовлетворяют потребностям практики, поэтому помимо них возможно применение несерий­ной аппаратуры, которую условно можно разделить на две группы.

К первой группе относятся схемные решения и способы исследований, защищенные авторскими сви­детельствами на изобретателя. Их отличительная чер­та — элемент новизны по сравнению с ранее существу­ющими устройствами и способами. В зависимости от целей изобретения авторские свидетельства на устрой­ства и способы изучения и анализа деятельности опе­ратора можно, в свою очередь, разделить на две груп­пы. В первой из них целью изобретения является совер­шенствование схемных решений (упрощение схемы, повышение эксплуатационных и технических характе­ристик ее работы и т. п.) по сравнению с ранее суще­ствующими вариантами. Инженерно-психологические аспекты в этих авторских свидетельствах практически не отличаются от ранее существующих решений. Це­лью авторских свидетельств второй группы является расширение функциональных возможностей предлага­емых устройств по сравнению с прототипами (приме­нение новых методов регистрации психофизиологичес­ких данных, контроля уровня подготовки операторов, организации тренировок и т. п.). Элемент новизны но­сит здесь прежде всего инженерно-психологический аспект. Применение таких устройств и способов позво­ляет реализовать на практике новые инженерно-психо­логические принципы и рекомендации. Авторские сви­детельства этого класса можно разделить на следующие виды: устройства и способы изучения психофизиологи­ческих характеристик человека, устройства для обуче­ния и тренировок операторов, устройство контроля ра­ботоспособности и состояния операторов, способы и устройства анализа речевых сигналов [173].

Ко второй группе принадлежат приборы единично­го (мелкогруппового) изготовления. Многие из них не имеют элементов новизны в схемных решениях, поэто­му не являются изобретениями. Однако в отличие от большинства приборов первой группы (авторских сви­детельств) каждый из приборов второй группы реально изготовлен в одном или нескольких экземплярах и был применен при проведении тех или иных исследований. Описанию аппаратурно-экспериментальных методик проведения инженерно-психологических исследований посвящен целый ряд работ. Однако их анализ показы­вает, что наибольшее внимание уделяется разработке приборов узкого назначения, предназначенных для ис­следования отдельных закономерностей деятельности оператора: влияния различных факторов на его надеж­ность [24, 192], закономерностей процесса слежения [40, 108, 109, 111, 201], возможности оценки функциональ­ного состояния оператора психологическими и физио­логическими методами [96, 108, 109, 112, 188], отдельных сторон групповой деятельности [32,54, 125], изуче­ния закономерностей процесса принятия решения опе­ратором [27,87,150] и др.

Ряд приборов и устройств предназначен для ком­плексного изучения и моделирования в лабораторных условиях целостной деятельности оператора как срав­нительно простой (например, экскаваторщика [8]), так и более сложной в психологическом плане (имитаци­онные комплексы «Уникод» [173] и «Оператор» [139] для моделирования деятельности оператора АСУТП). В практике проектирования СЧМ находят применение шаблоны и макеты для отработки конструкции рабоче­го места и стенды для динамического макетирования лицевых панелей пультов управления [10].

В качестве примера более подробно остановимся на двух конкретных аппаратурных разработках, нашедших широкое применение в инженерно-психологической практике. Одной из них является прибор АГИП (аппарат группового исследования психомоторики). Он позволяет одновременно обследовать группу до 24 человек; при этом можно измерять параметры следующих психомоторных процессов: сенсомоторных реакций, выполняемых одной или двумя руками; сенсомоторной координации, осуще­ствляемой в условиях визуальных помех; сенсомоторной координации, осуществляемой при повышенном темпе предъявления сигналов (дефицит времени).

Прибор состоит из следующих составных частей: пульта управления экспериментом (ПУЭ) с программ­ным устройством, пульта обследуемого (ПО), светово­го табло (СТ) со светосигнальными полями зрительных сигналов (рис. 10.2). На пульте управления располо­жены тумблеры для включения помех, переключения скорости прохождения программы, переключения ре­жима работы (ручной или автоматический), избира­тельного включения ламп на световом табло. Свето­вое табло служит для отображения световых сигналов, посылаемых с ПУЭ вручную или автоматически. На СТ расположено 26 сигнальных ламп, светящихся разным цветом. Поле СТ поделено пополам: справа и слева находится по 13 сигнальных ламп, реагировать на которые необходимо соответственно правой или левой рукой. Лампы в каждой половине размещены в определенном порядке с таким расчетом, чтобы задавать направления движений рук. Красные лампы (4) указывают направления движения рычагов ПО; зеле­ные (5) являются сигналом для возвращения рычагов ПО в исходное состояние; белые (6) служат для созда­ния зрительных помех. Пульты обследуемых (24 шту­ки) содержат рычаги (3) для воспроизведения движе­ний руки, счетчик (2) для фиксации времени реакции обследуемого и 16 клемм (4) по восемь штук вокруг каждого рычага, расположенных в соответствии с раз­мещением сигналов на обеих половинах СТ. Задача оператора заключается в определенной манипуляции рычагами в соответствии с заданной инструкцией [214].

 

Рис. 10.2. Аппарат группового исследования психомоторики: а — световое табло; б — пульт оператора.

Другим примером аппаратурной методики ис­следования деятельности оператора является ДПФИ (дистанционный прибор для физиологических ис­следований). Прибор предназначен для измерения характеристик зрительного, слухового и двигательно­го анализаторов, а также основных характеристик, оп­ределяющих состояние организма человека. К ним от­носятся: время простой сенсомоторной реакции на звуковой (частотой 1000 Гц) и световой раздражитель; время сложной реакции на комплекс световых сигна­лов; чувствительность и подвижность зрительного ана­лизатора по критической частоте слияния мельканий (КЧСМ) и порогу возникновения ощущения света (фосфена), а также критической частоте исчезновения мелькающего фосфена (КЧИФ) при электрическом раз­дражении зрительного анализатора; статическая и ди­намическая (скорость простых движений — темпинг-тест) мышечная выносливость; скорость и точность координированных движений; частота и амплитуда тремора (мелких колебаний расслабленных мышц); электрическое сопротивление кожи.

Конструктивно прибор выполнен в виде двух час­тей: пульта экспериментатора и пульта испытуемого. С пульта экспериментатора подаются команды и сиг­налы на пульт испытуемого для контроля ответных реакций. Измерение характеристик из перечня зало­женных в приборе методик может производиться в любой последовательности. Для достижения связи эк­спериментатора с испытуемым пульты, разнесенные на расстояние до 50 м, соединяются электрическим кабелем. Это позволяет избежать субъективного влия­ния присутствия экспериментатора на процесс иссле­дования, размещать испытуемого на реальном рабочем месте (в кабине, отсеке, аппаратном помещении, у пульта управления и т. п.) и измерять характеристики человека в кратковременных перерывах деятельности даже в реальных условиях труда [184, 199].

Все рассматриваемые до сих пор приборы позво­ляют решать лишь определенный, достаточно узкий класс задач инженерно-психологического анализа де­ятельности оператора. Помимо этого делаются попыт­ки создания универсальных приборов, Построенных на базе динамических (функциональных) макетов рабоче­го места оператора, моделирующих прежде всего ин­формационные потоки, поступающие к оператору. Анализ и оптимизация деятельности проводится с их помощью на основе максимизации функции качества при ограничениях, накладываемых на инженерно-пси­хологический характеристики рабочего места.

В таком динамическом макете лицевую панель исследуемого рабочего места набирают на специаль­ной моделирующей установке (рис. 10.3) с соблюдени­ем геометрических размеров, компоновки и алгоритма трудовой деятельности. Установка снабжается логико-временным блоком 1, блоком питания 2 и набором быстросъемных соединений для подключения этих блоков к съемным элементам, установленным в ячей­ках монтажной платы 6. Съемные элементы 4 выпол­нены в виде единичных модулей с органами индика­ции и управления.

Рис. 10.3. Установка для динамического макетирования операторской деятельности.

Макетирование выполняют следующим образом. На монтажной плате 6, прикрепленной к каркасу, на­бирают лицевую панель исследуемого пульта управ­ления путем установки единичных модулей в установ­ленные ячейки 3 монтажной платы. Незанятые ячейки закрываются фальшпанелями 5, имитирующими окра­шенную поверхность пульта. С помощью быстросъем­ных соединений единичные модули коммутируются между собой в соответствии с алгоритмом работы, а также подключаются к элементам логико-временного блока 1, который осуществляет требуемую логическую связь и позволяет реализовать требуемые временные задержки. На полученном макете в реальных условиях рабочей среды моделируют все конкурирующие вари­анты компоновки пульта управления, а, следователь­но, и алгоритма работы оператора и для каждого из них определяют функцию качества. Из нескольких срав­ниваемых вариантов выбирают тот, для которого фун­кция качества принимает максимальное значение [10].

В заключение следует отметить, что в последнее время наблюдается все более возрастающая тенденция автоматизации инженерно-психологических исследо­ваний. В этих целях разрабатываются и совершенству­ются устройства ввода в ЭВМ и вывода из нее психо­физиологической информации, а также устройства для автоматизированной обработки результатов экспери­мента [27, 74, 109, 127]. Эти вопросы требуют специ­ального рассмотрения.

10.2. Применение ЭВМ и автоматизация инженерно-психологических исследований

Эффективное решение многих задач инженерно-психологического исследования возможно лишь на ос­нове полной или частичной их автоматизации, приме­нения ЭВМ при проведении таких исследований. Только на таком пути, как отмечается в [55], 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.

Применение ЭВМ в инженерно-психологических исследованиях осуществляется по следующим, основ­ным направлениям [126, 146], показанным на рис. 10.4.

Рис. 10.4. Возможные области применения ЭВМ в инженерно-психологических исследованиях.

1. Обработка результатов инженерно-психологичес­ких исследований. Это освобождает исследовате­ля от рутинного, непроизводительного труда по вы­полнению расчетов и вычислений. Кроме того, машинная обработка позволяет использовать при анализе полученных результатов более мощный, информативный математический аппарат (множе­ственная регрессия, факторный анализ и т. п.). Без ЭВМ такой анализ зачастую провести невозможно из-за недопустимо больших затрат времени на ручную обработку данных. Обработка результатов может носить автоматизированный (изучаемые показатели деятельности и состояния оператора автоматически, без участия исследователя вводят­ся в ЭВМ) либо неавтоматизированный (эти пока­затели непосредственно или с помощью приборов фиксируются исследователем и затем вручную вводятся в ЭВМ для обработки) характер. Такое применение ЭВМ является традиционным и наи­более распространенным.

2. Генерирование психологических задач. В этом слу­чае ЭВМ входит в состав исследовательского ком­плекса и по определенной программе дает задания испытуемому (например, подает необходимые сигналы). Исследование может носить управляе­мый (адаптивный) или неуправляемый характер. В первом случае ЭВМ автоматически или по указа­нию экспериментатора меняет режим работы ис­пытуемого в зависимости от результатов его рабо­ты и изменения его функционального состояния. Во втором случае ЭВМ работает по жесткой и не­изменяемой в процессе исследования программе. Такое применение ЭВМ наиболее эффективно, когда оно входит в состав стенда для комплексного исследования операторской деятельности (рис. 6.2).

3. Имитация (моделирование) деятельности оператора. В этом случае ЭВМ по определенной программе имитирует деятельность оператора. Имитация может носить детерминированный или стохастический ха­рактер. В первом случае строится гипотетическая модель, описывающая поведение человека, напри­мер, с помощью системы дифференциальных урав­нений. Тогда, используя ЭВМ, можно проверить гипотезу, откорректировать ее и рассмотреть поведе­ние объекта в различных, в том числе и в экстре­мальных условиях. Стохастическая имитация осно­вана на розыгрыше воздействия случайных факторов на поведение оператора непосредственно в ходе мо­делирования. При этом каждая реализация модели­руемого процесса носит случайный характер. Мето­ды такой имитации рассмотрены в главе IX.

4. Создание справочной информационно-поисковой системы инженерно-психологических данных. Идея такой системы состоит в том, что накапливаемый справочный материал концентрируется в памяти ЭВМ, а доступ к нему и поиск необходимых сведе­ний организуется так, что любому исследователю в достаточно короткий срок могут быть выданы все интересующие его данные, накопленные ко време­ни запроса. Дальнейшим развитием применения ЭВМ в этом направлении является создание банка инженерно-психологических данных.

Такой банк данных представляет совокупность технических, программных, информационных и орга­низационных средств, обеспечивающих накопление, хранение и выдачу по запросу индивидуального пользо­вателя необходимой ему эргономической и инженер­но-психологической информации, хранящейся в базе данных. Современные банки данных строятся с ис­пользование новейших технических средств (супер мини-ЭВМ, персональные компьютеры, автоматизиро­ванные рабочие места пользователей, аппаратура и каналы передачи данных) и программного обеспече­ния (системы управления базами данных, средства интеллектуального интерфейса, комплексы программ­ных модулей, позволяющие создавать проблемно-ори­ентированные автоматизированные рабочие места пользователей).

Большое значение имеет организационное обеспе­чение банка данных, в том числе: организация системы сбора, обработки, обновления, обмена и тиражирования собираемой информации; координация исследований, проводимых в различных отраслях; расширение круга пользователей банка данных.

Применение банка данных позволяет повысить производительность труда проектировщиков систем «человек-машина», снизить затраты на проведение инженерно-психологических исследований, повысить качество проектируемых изделий, улучшить их эксп­луатационные свойства [166].

Важнейшей составной частью банка данных явля­ется его информационная база (база данных). Она пред­ставляет совокупность сведений, хранимых в запоми­нающих устройствах ЭВМ. Эта совокупность выступает в качестве исходных данных задач, решаемых в процессе функционирования СЧМ, систем обработки данных, информационных и вычислительных систем. Главной целью создания базы данных является обобществление функций обновления, ведения и пополнения хранимой информации, а также справочной функции. База данных в этих системах является одним из основных структур­ных компонентов и предназначена для информационно­го обеспечения задач, решаемых в условиях коллектив­ного пользования хранимой информации.

Основным характерным свойством базы данных является ее независимость от рабочих программ, с которыми она взаимодействует. Эта независимость проявляется в возможности изменения содержания, объема и организации хранимой информации без пос­ледующей модификации рабочих программ, пользую­щихся этой информацией.

В общем случае структура базы данных представля­ет собой совокупность взаимосвязанных массивов (фай­лов). Доступ к ним осуществляется при помощи имен и идентификаторов, присваиваемых пользователями или операторами во время определения базы данных [216].

База данных по инженерной психологии и эргоно­мике может иметь следующие массивы:

• характеристики человека (психологические, физиологи­ческие, антропометрические, характеристики надежнос­ти, своевременности, уровня подготовленности и т. п.);

• условия труда (характеристики технических средств, ра­бочего места, среды, средств обеспечения коллективной деятельности и др.);

• рабочее задание (характеристики технологии производ­ства, организации труда, безопасности труда и др.);

• процедуры (инженерно-психологические измерения, ис­пытания, проектирование, моделирование, обработка ре­зультатов исследований и т. д.);

• эргономическое и инженерно-психологическое обеспе­чение (инженерно-психологические требования, типовые программы, оценка затрат и эффекта и др.);

• инженерная психология как наука (термины и определе­ния, методы, научные школы, смежные науки);

• нормативно-методические документы (международные и национальные стандарты, утвержденные методики, абб­ревиатура и условные обозначения, методические доку­менты);

• библиография (монографии, учебники и учебные посо­бия, статьи, научно-технические отчеты, патенты и изоб­ретения) (35].

Важное значение для повышения эффективности инженерно-психологических исследований имеет их автоматизация. Под ней понимается применение авто­матических устройств (и прежде всего ЭВМ) для ре­шения задач экспериментального исследования. К чис­лу таких задач прежде всего относится: планирование (в соответствии с замыслом экспериментатора) и оп­ределение нужной стратегии ведения эксперимента, выдача стимульного материала, управление (в том числе и адаптивное) ходом проведения эксперимента, сбор и обработка данных в темпе их поступления (в ре­альном масштабе времени), интерпретация полученных данных и выдача необходимых рекомендаций. Авто­матизация обеспечивает повышение достоверности результатов исследований вследствие сохранения не­изменными контролируемых условий эксперимента (пространственно-временные параметры стимуляции) для всех испытуемых, легкую воспроизводимость уже проведенного эксперимента, оперативное получение обработанных результатов, малые организационные затраты для увеличения числа исследуемого контин­гента, легкую приспособляемость контролируемых условий к индивидуальным различиям испытуемых, сокращение времени проведения отдельных опытов, минимизацию нежелательных побочных эффектов (вы­нужденные паузы и пр.), минимизацию влияния и ошибочных действий экспериментатора.

Важно также то, что автоматизация позволяет про­вести исследования в направлениях, фактически недо­ступных для широкого исследования без применения ЭВМ в качестве средства управления экспериментом.

Сюда относятся все приемы точного временного дозирования предъявляемой информации, осуществление адаптивного эксперимента, управление эксперимента­ми по исследованию сложной сенсомоторной деятель­ностью, включающими в себя регистрацию движений или положения тела, конечностей, головы и глазных яблок, представление сложных синтезированных изоб­ражений (например, из случайно расположенных точек), исследование и применение метода моделирования конкретных психических функций. 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 про­водимых инженерно-психологических исследований.

Проведение автоматизированного психологичес­кого исследования предполагает решение целого ряда организационных задач. Здесь необходимо решить, какую ЭВМ использовать, какие построить интерфей­сы, какие применить языки и системы программиро­вания, как организовать передачу данных, какие при этом использовать методы сжатия информации и т. п. Одним из наиболее важных вопросов является выбор технических средств автоматизации. К ним относятся:

• лабораторные вычислительные средства управления, сбо­ра и обработки информации;

• средства стыковки экспериментального оборудования;

• экспериментальная аппаратура, т. е. средства стимуляции и датчики. В случае применения иерархической системы управления к перечисленным средствам нужно добавить каналы передачи данных.

В заключение необходимо отметить, что автомати­зация нисколько не умаляет роли экспериментатора. Нужно помнить, что средства автоматизации (в том числе и современные ЭВМ) работают только в рамках, определенных им человеком. Успех в решении той или иной проблемы зависит от уровня сформированных гипотез, грамотного определения стратегии проведе­ния исследования, поставленных задач и намеченных целей, степени разработанности применяемых моде­лей. Качество решения этих задач не столько опреде­ляется возможностями техники, сколько зависит от опыта, интуиции и знаний экспериментатора.

10.3. Теоретические основы психологических измерений

Проведение инженерно-психологических исследо­ваний связано, как правило, с выполнением тех или иных измерений. Наука о психологических измерени­ях называется психометрией (психометрикой). Перво­начально под ней понималось измерение временных характеристик психических процессов. В настоящее время в психометрию включают весь круг вопросов, связанных с любым измерением в психологии. Важ­нейшим признаком психологических измерительных процедур является их стандартизированность, предпо­лагающая проведение исследований при возможно бо­лее постоянных внешних условиях.

Измерения, проводимые в инженерной психоло­гии, условно можно разбить на два основных вида: физические и психологические. Несмотря на то, что проблема измерения является более или менее общей для всех наук, в психологии она проявляется более наглядно. Если в физике взаимодействие исследовате­ля и предмета измерения опосредовано измеритель­ным прибором, то в психологии таким «прибором» является вся организация психологического исследо­вания. Важнейшей частью такого «измерительного прибора» является человек (испытуемый). Его психи­кой отражаются внешние стимулы, и задача психоло­гического измерения состоит в том, чтобы получить количественные соотношения между этими психичес­кими образами. Предметом психологического измере­ния можно считать часть «образа мира» (результата индивидуального психического отражения действи­тельности), актуализированную набором стимулов (или ситуаций исследования), согласно предложенному критерию оценки (инструкцией испытуемому) [145].

На основании полученных данных строятся раз­личные шкалы индивидуальных свойств и делаются выводы о надежности и валидности конкретной мето­дики (подробно об этом сказано в главе VI). В послед­ние годы наметилась тенденция создания психометри­ческих процедур и моделей, позволяющих учитывать как переменные ситуации, так и индивидуальные осо­бенности испытуемых [145]. Для этого используются две принципиально различных разновидностей шкал: шкала оценок и шкала установок.

Шкалой в общем случае называется последователь­ность чисел, служащих для количественной оценки каких-либо величин; она является инструментом для измерения количественных свойств объекта. В психо­логии различные шкалы используются для изучения различных характеристик психологических явлений (процессов, свойств, состояний). Построив шкалу, не­обходимо установить ее тип. Он определяется допус­тимым преобразованием элементов шкалы, которые не изменяют ее структуру. Выделяют четыре типа число­вых шкал: номинальная (шкала наименований), орди­нальная, или порядковая (шкала порядка), интерваль­ная (шкала интервалов), пропорциональная (шкала отношений). Их разделение осуществляется на основе тех математических преобразований, которые допус­каются каждой шкалой.

Различие уровней измерения какого-либо качества можно проиллюстрировать таким примером. Допустим нам нужно каким-либо образом оценить степень удов­летворенности людей своей работой. Если разделить людей только на удовлетворенных или неудовлетворен­ных своей работой, то тем самым получим номиналь­ную шкалу. Если можно также установить степень удов­летворенности, то строится ординальная шкала. Если фиксируется на сколько и во сколько разг удовлетво­ренность одних больше удовлетворенности других, то можно получить интервальную и пропорциональную шкалу. Эти два вида шкал называются метрическими, так как в них вводится единица измерения расстояний между объектами.

Тип шкалы определяет вид операций, которые можно применить к шкальным значениям. Примени­тельно к номинальным шкалам недопустимы даже арифметические операции, хотя объекты в них могут выражаться числами (например, номер игрока в фут­больной команде). В порядковых шкалах можно исполь­зовать непараметрические методы статистики, напри­мер, коэффициент порядковой ранговой корреляции Спирмена. В метрических шкалах допустимы статис­тические методы, в основе которых лежат вычисления средних значений. Помимо этого в интервальной шка­ле могут осуществляться арифметические операции сложения и вычитания, а в пропорциональной шкале — все арифметические операции. Покажем это на при­мере измерения температуры. В шкале Кельвина, яв­ляющейся пропорциональной шкалой (в ней фиксиро­вана нулевая точка) допустимы преобразования типа у=ах, т. е. в ней можно сказать во сколько раз темпера­тура одного объекта больше или меньше температуры другого объекта. В отличие от этого в шкале Цельсия, являющейся интервальной шкалой (в ней нулевая точ­ка не фиксирована), допустим преобразования вида у=ах+b, т. е. здесь можно только сказать на сколько тем­пература одного объекта больше или меньше темпера­туры другого объекта.

Рассмотрим теперь эти формальные положения теории измерений применительно к психологии. В тео­рии измерений вводится понятие эмпирической систе­мы с отношениями S, числовой системы с отношениями R и оператора g, который гомоморфно (от греч. gomos — общий и morfo — форма) отражает первую систему во вторую. Измерением называется тройка элементов (S, д, R), причем все они одинаково важны, пренебреже­ние любым из них делает измерение невозможным.

Эмпирическая система с отношениями S в этом случае есть множество психических образов с отно­шениями между ними как результат отражения мно­жества стимулов с соответствующими отношениями. Формальное множество R (не обязательно числовое) — это результат психологического измерения, который получается применением выбранной психолого-мате­матической процедуры к множеству «сырых оценок», полученных после эмпирического этапа психологичес­кого исследования.

Гомоморфизм g представляет оператор, устанав­ливающий однозначное соответствие между этими двумя множествами (и между элементами множеств, и между отношениями на этих множествах). При пра­вильной организации процедуры исследования удает­ся гомоморфно отразить психические образы в формальное множество, и по структуре последнего можно судить о структуре эмпирической системы (системы психических образов), в чем и заключается суть пси­хологического измерения [145].

После рассмотрения основных формальных поло­жений теории измерений следует хотя бы кратко оста­новиться на процедуре построения измерительных шкал.* Шкала является результатом шкалирования, под которым понимается метод моделирования реальных процессов с помощью числовых систем. Шкалирова­ние является одним из важнейших средств математи­ческого анализа изучаемого явления, а также спосо­бом организации эмпирических данных, получаемых с помощью психологического исследования (наблюдения, изучения документов, опроса, эксперимента тестиро­вания). Большинство психологических объектов не могут быть строго фиксированы относительно места и времени своего существования и поэтому не поддают­ся прямому измерению. Поэтому и возникает вопрос о специфике числовой системы, которая могла бы соот­носиться с эмпирическими данными такого рода. Раз­личные методы шкалирования и представляют собой особые приемы трансформации качественных харак­теристик в некоторую количественную переменную.

* Краткий психологический словарь /Под ред. А.В. Петровс­кого, М.Г. Ярошевского. Ростов н/Д, 1998. С. 444—446.

 

Процесс шкалирования включает в себя два этапа. На первом этапе осуществляется сбор психологичес­кой информации, происходит создание эмпирической системы исследуемых объектов и фиксирование отно­шений между ними. На втором этапе производится анализ данных, от методов которого зависит объем информации, строится числовая система (шкала), от­ражающая отношения эмпирической системы объек­тов. Другими словами, на этом этапе осуществляется выбор и реализация метода шкалирования путем пост­роения одного из четырех рассмотренных ранее типов шкал (наименований, порядка, интервалов, отношений).

Существует две принципиально различных разно­видности задач, решаемых с помощью методов шкали­рования:

• числовое отображение совокупности объектов с помо­щью их усредненной групповой оценки;

• числовое отображение внутренних характеристик инди­видов посредством фиксации их отношения к какому-либо психологическому явлению. В первом случае ото­бражение осуществляется с помощью шкалы оценок, во втором — с помощью шкалы установок.

Шкала оценок представляет собой методический прием, позволяющий распределить совокупность изу­чаемых объектов по степени выраженности общего для них свойства. Такое распределение основывается на субъективных оценках данного свойства, усредненных по группе экспертов (понятие об экспертных оценках дается в главе VI). Простейшим примером такой шка­лы является обычная школьная система баллов. Шкала оценок имеет обычно от пяти до одиннадцати интер­валов, которые могут быть обозначены числом либо сформулированы вербально (словесно). Большее чис­ло позиций выбирать не рекомендуется, поскольку пси­хологические возможности человека (и прежде всего ограниченный объем его оперативной памяти и вни­мания) не позволяют производить классификацию объектов более чем по 11—13 позициям. К основным процедурам шкалирования в этом случае относятся парное сравнение объектов, отнесение их к определен­ным категориям, ранжирование и т. п.

Шкала установок позволяет сравнивать индивидов по величине, интенсивности и устойчивости их отноше­ния к изучаемому явлению. В психологии шкала устано­вок является одним из важнейших средств анализа, так как объектом измерения является здесь прежде всего личностные качества людей. Построение шкал устано­вок связано с подбором таких суждений, которые отра­жают весь спектр возможных отношений субъекта к изучаемому явлению. Если по шкале оценок каждое суждение оценивается группой экспертов и получает свой усредненный балл, то в шкалу установок входят те суждения, которые имеют наиболее высокую оценку: обычно примерно из 300 суждений в готовую шкалу установок входит не более 25. С этими суждениями знакомят лиц, чьи установки предполагается изучить. Соответственно по тому, какие суждения выбирает индивид, ему присваивается суммарный балл, который и является его баллом по данной установке.

10.4. Методы регистрации и измерения показателей деятельности оператора

Измерения в процессе инженерно-психологичес­кого исследования и анализа деятельности оператора могут быть, как уже отмечалось, физическими и пси­хологическими. Физическими методами определяются такие показатели, как время выполнения тех или иных действий, геометрические размеры оборудования, ан­тропометрические характеристики, физические и хи­мические факторы внешней среды, энерготраты опе­ратора и др. Эти измерения проводятся с помощью специальных измерительных приборов, методы прове­дения таких измерений широко освещены в техничес­кой литературе. С помощью психологических методов измеряются показатели, недоступные прямому физи­ческому измерению, например, психологические ха­рактеристики оператора, эргономические свойства продукции, некоторые субъективные характеристики сигналов (например, громкость и высота звука) и др. Измерительным инструментом в таких измерениях является вся процедура психологического исследова­ния, включающая и самого исследователя или испыту­емого.

Основными видами измерений в инженерной пси­хологии являются: определение показателей деятель­ности оператора, измерения в процессе подготовки оператора к деятельности, определение предельных возможностей человека. Рассмотрим более подробно эти виды измерений и используемую при этом изме­рительную аппаратуру.

I. Определение параметров деятельности человека-оператора в процессе функционирования СЧМ осу­ществляется по таким направлениям.

1. Временные характеристики измеряются с помощью ме­ханических и электронных секундомеров, рефлексометров, хронорефлексометров, комплексных времяизмерительных устройств.

2. Точностные характеристики, ошибки определяются кос­венно на основе измерений длительности действий и сопо­ставления с нормативами; путем регистрации пространственных характеристик методами фото-киносъемки, ви­деозаписи, цикло- и хроноциклографии, путем введения специальных автоматических устройств, фиксирующих ошибки в конкретной системе и ситуациях.

3. Алгоритмы и структуры действий в процессе приема, пере­работки и выдачи информации определяются путем регис­трации траекторий движения глаз методами киносъемки, видеосъемки, окулографии, фото-, пьезоэлектрической записи и т. п.; исследования движений рук, ног и других частей тела описанными выше методами; фиксации пере­говоров и других способов обмена информацией в магнитозаписи и т.п.

4. Надежность деятельности операторов и функционирова­ния СЧМ непосредственно не измеряется, а определяется расчетом при сопоставлении названных выше (пп. 1, 2, 3) характеристик с требованиями функционирования СЧМ.

5. Соответствие антропометрических и психофизиологи­ческих характеристик рабочего места условиям опти­мальности определяется путем пространственных изме­рений в рабочей зоне с помощью линейных и угловых измерительных приборов, объективной регистрации дви­жений и поз оператора в процессе деятельности методами фото-, кино-, видеосъемки, цикло- и синхроциклографии, а также с помощью динамометрии.

6. Параметры внешней среды (освещенность, звуковые воз­действия и вибрации, метеорологические факторы, зага­зованность, запыленность и т. п.) измеряются специаль­ным оборудованием для гигиенических исследований.

7. Групповое взаимодействие при совместной деятельности операторов исследуется описанными выше методиками объективной регистрации внешних действий, применяется магнитная запись общения и при необходимости графи­ческая регистрация индивидуальных действий и взаимо­действия с помощью различных самописцев, магнитогра­фов, гомеостатов.

8. Психофизиологическое состояние операторов фиксиру­ется дискретно или непрерывно с помощью комплекта фи­зиологических датчиков с соответствующей аппаратурой (показатели состояния сердечно-сосудистой системы, ды­хания, кожно-гальванических реакций, центральной не­рвной системы и т. д.). Наряду с непрерывными измерения­ми возможно периодическое исследование характера протекания психических процессов: измерение критичес­кой частоты слияния мельканий, длительности различных сенсомоторных реакций с помощью рефлексометрической аппаратуры, характеристик внимания, памяти, логи­ческого мышления путем предъявления тест-объектов с помощью тахистоскопов и другими методами; измерение точности и координации движений при выполнении специ­альных тестирующих действий (тремометрия, координометрия, динамометрия и т. п.); измерение функциональных характеристик анализаторов (зрительного, слухового, кожного) с помощью специальной аппаратуры.

В последнее время измерение параметров функ­ционального состояния человека-оператора в процес­се деятельности приобретает все большую важность в связи с усложнением задач, повышением требований к надежности СЧМ и является абсолютно необходимым при создании адаптивных систем.

Все перечисленные группы характеристик деятель­ности являются динамическими и могут быть определе­ны только в ходе реальной деятельности по управлению СЧМ. Если это неосуществимо на функционирующем объекте, то измерения комплекса, а чаще всего отдель­ных характеристик выполняются на моделях с той или иной степенью приближения. Это широко использует­ся при инженерно-психологическом проектировании СЧМ и в целях оптимизации действующих систем.

II. Измерения в процессе подготовки операторов к деятельности включают три направления, обус­ловленные спецификой ставящихся задач.

1. Профессиональная диагностика — измерение индивиду­альных психологических и психофизиологических ха­рактеристик для выяснения их соответствия требованиям деятельности.

а) Характеристики анализаторов (органов чувств) изме­ряются с помощью разработанной для медицинских целей специальной аппаратуры, к которой относится большая группа офтальмологических приборов (адап­тометр, аномалоскоп и др.) для исследования зрения, аудиометрическое оборудование для исследования слуха, ольфактометр для изучения обоняния, альгезиметры — болевой чувствительности и т. д.

б) Характеристики процессов переработки информации (восприятия, памяти, мышления) исследуется с помо­щью специальных устройств, обеспечивающих дозированное по времени, объему и прочим характеристи­кам предъявление информации и одновременную реги­страцию хода и результатов ее обработки. Для этих целей используются тахистоскопы, рефлексометры, времяизмерительные устройства и специальные стен­ды, модели, в той или иной степени приближенные к конкретным интересующим исследователя ситуациям.

в) Моторные (двигательные), силовые и антропометри­ческие характеристики измеряются специальным обо­рудованием, выпускаемым для медицинских целей (эр­гометры, динамометры, измерительные линейки, циркули и т. п.). сложные сенсомоторные характерис­тики точности, скорости, координации движений из­меряются на специальных установках (тремометрах, «суппортах», координометрах и т. п., которые серийно не выпускаются).

г) Типологические характеристики центральной не­рвной системы определяются с помощью специальных аппаратурных и безаппаратурных тестов, для проведе­ния которых унифицированного оборудования пока нет, либо с помощью электроэнцефалографа путем ре­гистрации и анализа энцефалограмм при выполнении специальных заданий.

д) Индивидуально-личностные характеристики опреде­ляются с помощью бланковых методов и тестов. Для обработки и обобщения первичных данных целесооб­разно использовать ЭВМ.

2. Обучение, тренировка операторов, контроль результатов их деятельности осуществляется с помощью специальных стендов, тренажеров и другого оборудования, позволяю­щего имитировать основное психологическое содержа­ние деятельности.

В тренажерах целесообразно использовать устрой­ства регистрации параметров действий и обратной связи для ускорения хода научения и оценки его ре­зультатов.

Тренажеры используются также для поддержания уровня необходимой квалификации и готовности опе­раторов в АСУ. где вмешательство в процесс управле­ния необходимо только в моменты сбоев при переходе на ручное управление.

Контроль некоторых результатов обучения возмо­жен с помощью диагностической аппаратуры, пере­численной в п. 1. С ее помощью удается измерить до­стигнутый уровень развития профессионально важных качеств и навыков.

3. Формирование групп операторов может производиться экспериментальным путем с применением гомеостатов различных типов, позволяющих оперативно выявить структуру группы, роли ее участников, показатели со­вместимости и срабатываемости.

III. В некоторых ситуациях, особенно при разработке новых систем или выяснения причин неэффектив­ности существующих, важное значение имеет оп­ределение предельных возможностей человека по отношению к конкретному виду и условиям дея­тельности. Такое исследование возможно только на специальных моделях, стендах с одновремен­ным применением комплектов аппаратуры, реги­стрирующей характеристики деятельности, функциональные возможности человека и группо­вые параметры в случае совместной деятельно­сти нескольких операторов. Пример такого стен­да показан на рис. 6.2.

Измерение рассмотренных выше характеристик и показателей деятельности оператора имеет ряд особен­ностей, связанных прежде всего с вариабельностью человеческого поведения. Это проявляется в следую­щем [167].

1. В процессе работы человек непрерывно обучается, что приводит к улучшению характеристик его работы. Это затрудняет воспроизводство испытаний, ибо при повтор­ных испытаниях человек является более подготовленным, чем в предыдущих.

2. На протяжении рабочего дня наблюдается изменение по­казателей работы человека вследствие изменения его су­точных биоритмов. Кроме того работоспособность чело­века носит фазный характер (рис. 4.9), поэтому при проведении измерений необходимо учитывать явления врабатываемости и утомления.

3. Все характеристики деятельности оператора в силу под­верженности влиянию большого числа объективных и субъективных факторов являются случайными величина­ми, поэтому для их определения и регистрации необходи­мо использовать статистические методы.

По способу проведения инженерно-психологичес­кие измерения могут быть прямыми (искомая характе­ристика измеряется непосредственно, например, время реакции, число ошибок, физиологические показатели и т. п.) и косвенными, когда измеряется непосредствен­но не сама изучаемая характеристика, а некоторая вспомогательная величина (индикатор измерений), по измерению которой и судят об искомой характеристи­ке. Процедура косвенных измерений в инженерной психологии рассмотрена в работах [127, 168].

Одним из наиболее важных и часто встречаемых видов измерения в инженерной психологии является измерение времени (времени реакции, времени выпол­нения отдельных действий, времени решения задачи оператором и т. п.). Измерение времени осуществляет­ся при контроле функционального состояния операто­ра, проведении профессионального отбора, проведении различных видов хронометража, разработке нормати­вов операторской деятельности, оценке быстродействия и надежности оператора и системы «человек-машина», определении степени обученности оператора, контро­ле результатов его деятельности и т. п. Во многих слу­чаях временные характеристики работы оператора используются в качестве индикатора при проведении косвенных измерений.

Для измерения времени в зависимости от величи­ны измеряемых интервалов и требуемой точности мож­но использовать механические стрелочные секундоме­ры; электрические секундомеры импульсного типа либо электрические счетчики с генератором импуль­сов заданной частоты; электронные миллисекундомеры с цифровой индикацией и выходом для цифропечати. Последние наиболее удобны, однако в связи с ограниченными возможностями приобретения их мож­но заменить любыми счетчиками импульсов (пересчет­ными приборами, например, декатронами) с частотой счета не менее 10³ импульсов в секунду и емкостью не менее четырех знаков (декад). Соединение таких счет­чиков с генератором импульсов с частотой 1000 (100, 10) Гц превращает его в электронный секундомер с соответствующей точностью измерений.

В некоторых случаях (при проведении хрономет­ража, нормировании операторской деятельности) воз­никает необходимость измерения времени выполнения оператором отдельных элементарных действий, что связано с рядом трудностей. Во-первых, это время трудно поддается непосредственному измерению (пер­цептивные, умственные, мнемические действия). Во-вторых, время выполнения многих элементарных дей­ствий весьма мало (сотни и даже десятки миллисекунд). В-третьих, зачастую сложно отделить одно действие от другого. Поэтому непосредственное измерение време­ни здесь затруднено и требует громоздкой и дорогос­тоящей аппаратуры. В этом случае для облегчения из­мерения времени выполнения отдельных действий может быть использовано сочетание аналитического и экспериментального методов [182].

Сущность методики заключается в следующем. Пусть имеется n задач, решаемых оператором. Каждая задача разбивается на k различных, но одних и тех же для каждой задачи типов элементарных действий. Обозначим через а_ij общее число действий j-го типа в i-ой задаче. Тогда математическое ожидание времени решения i-ой задачи равно

где — математическое ожидание времени выполнения j-го действия.

Если имеется n задач, то получаем систему n линей­ных алгебраических уравнений с n неизвестными. Если при этом определитель системы отличен от нуля, то сис­тема имеет единственное решение, в результате решения которого находятся неизвестные . Аналогичная система уравнений может быть получена и для определения дис­персий времени выполнения отдельных действий. Вели­чины Т_i измеряются при этом непосредственно с помо­щью приборов и методик, описанных выше. Подробнее описание данной методики и примеры ее практического использования приводятся в работах [168, 169].

Во многих случаях при проведении инженерно-психологических исследований помимо измерений осуществляется также регистрация (от лат. regestratio — список, перечень) действии оператора. Под ней понимается фиксация объективными методами дей­ствий оператора на некоторый материальный носитель (бумажную или магнитную ленту, фото- или киноплен­ку, запись в память ЭВМ и др.) с целью их дальнейше­го анализа и изучения. С этой целью применяется регистрация рабочих движений и позы оператора, движений глаз, движений органов управления, речевых сообщений, временных характеристик трудового про­цесса, некоторых физиологических показателей.

Биомеханическую характеристику рабочих движе­ний можно получить с помощью методов циклографии, киносъемки, голографии, гониографии и др. Простран­ственные перемещения фиксируются путем стереоско­пической съемки, т. е. съемки двумя объективами с параллельными или конвергирующими оптическими осями. При исследовании угловых перемещений ис­пользуются методы гониографии, тензометрии, изме­рения напряженности магнитных полей. Для изучения двигательной нагрузки используются шагомеры, они же могут применяться для регистрации вертикальных и горизонтальных движений рук.

Регистрация движений глаз осуществляется с помо­щью специального датчика, который укрепляется на глаз­ном яблоке, путем киносъемки или записи изменений биопотенциалов глазных мышц (электроокулография), а также путем улавливания перемещений луча, отражае­мого от глазного яблока. Для регистрации движений органов управления используются потенциометрические датчики с последующим усилением электросигнала и записью на осциллографе. Речевые сообщения (коман­ды, доклады) фиксируются с помощью ларингофонов и магнитофонной записи. При этом важно регистрировать их одновременно с трудовыми операциями. Спектраль­но-временной анализ речи может дополнительно дать представление о степени нервно-эмоционального напря­жения человека. Регистрация временных характеристик трудового процесса ведется с помощью хронометража, хронографии, фотографии рабочего дня. Для регистра­ции физиологических показателей используются элект­рофизиологические методы.

В заключение рассмотрим более подробно основ­ные методы регистрации действий оператора. Среди них в первую очередь следует выделить циклографию, хронометраж и хронографию, эргографию, стробографию, соматографию.

Циклография дает возможность определить основ­ные биомеханические параметры движения —траекто­рию, скорость, ускорение, мышечное усилие. Сущность ее состоит в регистрации точечных изображений тра­ектории движения на неподвижную фотопленку. Для этого на подвижных частях тела укрепляются электри­ческие лампочки. Перед фотоаппаратом помещается абтюратор, имеющий определенную скорость вращения. На фотопластинке фиксируются последовательные по­ложения лампочек, перемещающихся при движении вместе с исследуемыми кинематическими цепями.

При киноциклографии в отличие от циклографии фотокамера с зафиксированной информацией о движе­нии лампочек медленно и равномерно перемещается. Вместо лампочек используются контрастные отметки, а роль абтюратора играют последовательно снимаемые кадры. Эти методы позволяют осуществить плоскостную регистрацию циклических рабочих действий. Близким к рассмотренным методам является и стробофотография — метод исследования движения человека с помощью спе­циальных снимков — хроноциклограмм, на которых за­печатлена вся последовательность и характер действий человека во время выполнения какой-либо операции.

Хронометраж, хронография и фотография рабоче­го дня служат для получения данных о трудовом про­цессе, режимах труда и отдыха. Хронометраж— это измерение времени выполнения отдельных действий или операций с помощью секундомера, осциллографа, рефлексометра и т. п. Фотография рабочего дня зак­лючается в определении продолжительности и после­довательности труда и отдыха, регистрации всех опера­ций в течение рабочего дня. Одной из разновидностей хронометража является хронография — графическая регистрация временных параметров. С помощью хро­нографии исследуется двигательная и сенсорная актив­ность оператора в процессе трудовой деятельности. При этом объектом исследования могут быть рабочие дви­жения и поза, зрительные, слуховые и тактильные об­ращения к объектам труда, средствам отображения информации и др.

Хронометражные наблюдения дают возможность определить временные характеристики элементов тру­дового процесса, характер и содержание труда, бюд­жет рабочего времени, свидетельствующий об общей занятости оператора и загруженности его на отдель­ных операциях. Это характеризует темп работы, позво­ляет выявить наличие напряженности или монотонно­сти деятельности.

Эргография представляет запись результатов дея­тельности человека, связанных с изучением работы его мышц, определения величины мышечной работоспо­собности, регистрации движений рук и ног.

Под соматографией понимают технико-антропо­метрический анализ рабочей позы оператора. Целью соматографии является оценка удобства рабочей позы оператора путем построения соматограмм — схемати­ческих изображений тела человека вместе со средства­ми отображения информации, органами управления и т. д. в трех взаимно-перпендикулярных плоскостях.

Помимо соматографии при отработке конструкции рабочих мест используется и проектография. Она зак­лючается в том, что изображение фигуры или силуэта человека в различных положениях проектируется на чертеж с готовых диапозитивов. Этот метод требует определенной подготовки, но и имеет существенное преимущество, заключающееся в том, что анализ мож­но проводить на чертежах и схемах, выполненных в различном масштабе. Таков далеко не полный перечень объективных методик, используемых для объективного измерения и регистрации показателей деятельности человека. Более подробные сведения по данному воп­росу приводятся в соответствующей литературе [7, 87, 107, 108, 173, 205].

РАЗДЕЛ III. ПСИХОФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ ОПЕРАТОРА

Глава XI. ПРИЕМ ИНФОРМАЦИИ ОПЕРАТОРОМ

11.1. Психофиологическая характеристика процесса приема информации

Как уже отмечалось, одним из этапов деятельнос­ти оператора является прием осведомительной инфор­мации о состоянии объекта управления и ходе проте­кания управляемого процесса. Этот этап деятельности обеспечивается такими познавательными процессами, как ощущение, восприятие, представление.

Ощущение — это простейший психический про­цесс, состоящий в отражении отдельных свойств и явлений материального мира, а также внутренних со­стояний организма при непосредственном воздействии раздражителей на органы чувств. Иными словами, ощущение есть «превращение энергии внешнего раз­дражения в нервный процесс» [88; т. 18, с.46]. В инже­нерной психологии ощущение рассматривается не только как чувственный образ, но также как особого рода деятельность человеческого организма (сенсор­ная деятельность). Она может выражаться как во внут­ренних процессах, так и во внешних движениях, но она обязательно необходима для возникновения ощущения. Так, например, зрительное ощущение не может возник­нуть при неподвижном глазе, оно всегда сопровожда­ется движением глаз.

На основе синтеза ощущений складывается более сложная форма чувственного отражения — восприя­тие, которое представляет собой процесс целостного отражения предметов и явлений материального мира, действующих в данный момент на органы чувств человека. Восприятие возникает на основе ощущений, на основе отражения отдельных свойств и качеств пред­метов. В отличие от ощущений при восприятии отра­жаются не отдельные свойства, а предмет в целом. При этом восприятие не сводится к простой сумме ощуще­ний, а представляет собой качественно новую ступень чувственного познания.

Восприятие, как основа процесса приема инфор­мации оператором характеризуется такими свойства­ми, как целостность, осмысленность, избирательность, константность. Целостность восприятия возникает в результате анализа и синтеза комплексных раздражи­телей в процессе деятельности оператора. Осмыслен­ность состоит в том, что воспринимаемый объект отно­сится к определенной категории.

Восприятие обладает также избирательностью, которая заключается в преимущественном выделении одних объектов по сравнению с другими. Избиратель­ность восприятия является выражением определенно­го отношения оператора к воздействию на него пред­метов и явлений внешней среды.

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

Важным свойством восприятия является также апперцепция (от лат. ар — к и perceptio — восприя­тие) — зависимость содержания и направленности восприятия от опыта человека, его интересов и отно­шений. Апперцепция придает восприятию активный характер. Воспринимая сигналы, оператор выражает определенное отношение к ним. Апперцепция отража­ет тот факт, что разные люди могут по разному воспри­нимать один и тот же предмет или, наоборот, разные предметы воспринимаются как один и тот же. Разли­чают апперцепцию устойчивую (обусловленную опы­том и мировоззрением) и временную (связанную, на­пример, с настроением).

Перечисленные свойства восприятия не являются врожденными. Их источником являются активные дей­ствия различных функциональных систем человека, в результате чего он способен сформировать адекватный образ предмета или явления, называемый перцептив­ным. Следовательно, восприятие необходимо рассмат­ривать не только как один из процессов отражения предметов и явлений внешнего мира, но и как особый вид умственной деятельности (перцептивная деятель­ность). Существенным компонентом восприятия (так же как и ощущения) являются моторные процессы, которые характерны для любого вида восприятия. Так, зрительное восприятие сопровождается движением глаз, слуховое — движением гортани, воспроизводя­щим слышимый звук. Особенно большую роль мотор­ные компоненты играют при осязании.

Процесс восприятия, как отмечалось в главе II, является фазным процессом и включает в себя не­сколько этапов: обнаружение, различение, опознание, интерпретацию. В различных видах деятельности че­ловека рассмотренные этапы могут иметь различную продолжительность во времени. Это зависит от коли­чества и величины оперативных единиц восприятия, под которыми следует понимать содержание, выделя­емое субъектом при выполнении той или иной перцеп­тивной задачи. Примерами оперативных единиц могут служить отдельные признаки сигнала (яркость, цвет, форма), отдельные предметы и их совокупности, отно­шения между ними. Чем крупнее оперативные едини­цы восприятия, чем меньше их общее число, тем быс­трее осуществляется процесс восприятия. Предельным случаем является симультанное (одномоментное) вос­приятие информации. Противоположным ему являет­ся сукцессивное (развернутое во времени) восприятие.

Сукцессивное восприятие развивается в процессе его микрогенеза. Микрогенез восприятия — это выделяемые в реальном масштабе времени фазы становле­ния перцептивного образа. Так, при изучении зритель­ного восприятия выделено пять фаз:

• грубое различение общих пропорций и положения объекта;

• мерцание формы объекта;

• различение резких перепадов контура (грубое различе­ние основных деталей);

• глобальное восприятие формы, но без достаточно четко­го различения мелких деталей;

• оптимальное восприятие [93].

Указанная последовательность фаз может быть достаточно лабильной. В зависимости от задач и ус­тановок субъекта (апперцепции) микрогенез воспри­ятия может не проходить все фазы, а заканчиваться на любой из них. Каждая фаза может инициировать определенное действие субъекта, в том числе и оши­бочное. Установление фаз микрогенеза