Моделирование в инженерной психологии и эргономике

Сущность моделирования и причины его использования в инженерной психологии и эргономике. Виды исследовательских задач, решаемых с помощью моделирования. Отличия полного, частичного и приближенного моделирования. Основные направления моделирования в инженерной психологии и эргономике. Задачи, решаемые с помощью моделирования деятельности человека-оператора. Требования к моделям деятельности человека-оператора. Знаковые, вещественные (предметные) и имитационные модели деятельности человека-оператора.

Моделирование деятельности оператора является одним из важнейших методов инженерной психологии. Оно применяется в тех случаях, когда исследование реальной деятельности невозможно. Такие случаи могут возникнуть при проектировании СЧМ, когда реальная деятельность еще не существует, или когда практические испытания слишком дороги, трудоемки, требуют значительного времени или связаны с опасностью для здоровья и жизни человека. Моделирование - это процесс изучения какого-либо явления с помощью модели. Моделью называется некоторый искусственный объект, находящийся в определенном соответствии с изучаемым объектом или явлением (оригиналом). Модель должна обладать определенными свойствами, главнейшими из которых являются:

ñ некоторое объективное соответствие оригиналу.

ñ возможность замещения оригинала на некоторых этапах исследования.

ñ возможность переноса полученной в результате исследования с моделью информации на реальный объект.

Для определения классов исследовательских задач, решаемых путем моделирования деятельности оператора, обратимся к структурной схеме представления его в качестве звена систем «человек - машина»

На сенсорные входы оператора поступают входные сигналы хi. Оператор характеризуется некоторыми своими внутренними параметрами Pj, и правилами (структурой) преобразования rm входных сигналов в выходные реакции yk. В процессе работы на оператора воздействуют некоторые факторы рабочей среды Фn.

Задачи моделирования можно разбить на четыре класса:

1. Прямые задачи, при решении которых считаются известными xi, Рj, Фп, rт итребуется определить выходные реакции yk.

2. Обратные задачи, в которых по известным реакциям yk, а также по заданным Рj, Фп, rт требуется найти тот диапазон входных воздействий хi, который вызывает данную реакцию.

3. Инверсные задачи, требующие определения психологических показателей оператора Рj по известным правилам переработки информации и значениям входных воздействий хi и реакций на них yk.

4. Индуктивные задачи, целью которых является нахождение или уточнение правил rm переработки информации при заданных остальных параметрах.

В зависимости от степени соответствия (подобия) модели оригиналу

различают полное, частичное и приближенное моделирование.

Полное моделирование математически характеризуется следующим соотношением параметров модели (x_i) и оригинала (у_j)

x_i= m_iу_j (7.1)

где m_i - масштабные коэффициенты.

При частичном моделировании выражение (7.1) справедливо для параметров, изменяющихся только во времени или только в пространстве. При приближенном моделировании некоторые факторы, влияющие на протекание процесса (деятельность оператора), либо вообще не моделируются, либо моделируются приближенно.

Моделирование в психологии развивается в двух направлениях:

• знаковая или техническая имитация механизмов, процессов и результатов психической деятельности - моделирование психики;

• организация того или иного вида человеческой деятельности путем искусственного конструирования среды этой деятельности - моделирование ситуаций, связывающих изучаемые психические явления с поведением человека. Частнымслучаеммоделированияситуацийявляетсямоделированиедеятельностиоператора.

Инженерной психологии путем моделирования деятельности оператора решает следующие основные задачи:

1) Получение основных представлений о характере деятельности человека в СЧМ и создание языка для адекватного описания этой деятельности.

2) Подтверждение принципиальной возможности создания
СЧМ по определенной схеме и составление отдельных типов схем с целью выбора наиболее перспективных.

3) Имитация деятельности в условиях, максимально приближенных к реальным.

Посредством моделирования можно решать как задачи, связанные с обоснованием требований к элементам системы со стороны оператора, так и задачи, связанные с обоснованием требований к оператору со стороны системы.

Кроме того, можно решать и задачи получения оценок эффективности тех или иных вариантов структуры СЧМ.

Путем моделирования могут решаться и чисто научные, исследовательские задачи.

При построении моделей деятельности оператора необходимо учитывать следующие основные требования:

1) модель должна быть непротиворечивой, способной вписываться в более общую модель и быть основой для детализации частных моделей;

2) при реализации модели должны быть использованы самые современные технические средства, математический аппарат и данные психологических наук;

3) модель должна адекватно отображать существенные свойства реальной познавательной и исполнительной деятельности оператора;

4) модель должна выполнять определенные информационные функции, нести новые знания о структуре моделируемых процессов, обеспечивать прогноз их функционирования, выявление новых свойств этих процессов.

Наиболее часто в ИПиЭ используются следующие виды моделей деятельности человека-оператора

Знаковые модели представляют собой описание деятельности оператора с помощью той или иной системы знаковых средств. Они делятся на вербальные (словесные), символические, схематические, математические.

Вербальные модели - это словесное описание деятельности оператора. Символические модели представляют описание деятельности с помощью специальных символьных языков. Схематические модели описывают деятельность оператора с помощью различного рода функциональных и структурных схем и т. п. При построении математические модели изучаемый процесс описывается языком математических формул и графиков.

Предметные (вещественные) модели деятельности оператора представляют собой основные геометрические, физические, динамические и функциональные характеристики оригинала.

Эти модели могут полностью или частично воспроизводить физическую природу оригинала или иметь совершенно другую физическую сущность. Однако, основным требованием в обоих случаях является сохранение (воспроизведение) психологической сущности реальной деятельности.

Несколько условно в отдельный класс можно выделить имитационные модели деятельности оператора. Условность заключается в том, что имитация может носить такой же физический, как у физических моделей, либо математический, как у математических моделей, характер.