Тема 2. Основные характеристики системы «человек-машина».

Тема 1. Введение в инженерную психологию

Инженерная психология как область знания. Предмет ИП, основные проблемы (теоретические и практические) и задачи ИП. Инженерная психология как прикладная психология в сфере психологии труда. Методы ИП.

В конце 19 века возникла отрасль знаний, которая была названа эргономикой. Эргономика в переводе с греческого означает «закон работы». Техника в то время была еще сравнительно проста в эксплуатации, поэтому предметом эргономики были условия труда и функциональные состояния работников. В 20-х годах XX века в связи с бурным развитием техники появилась инженерная психология. Техника усложнилась, что обусловило трудности ее использования человеком, необходимость профотбора, обучения и учета возможностей человека при проектировании технического устройства. И по сей день эргономика и инженерная психология настолько тесно связаны, что содержание учебников по этим дисциплинам совпадает на 70%. Тем не менее, объекты и предметы этих наук не тождественны.

Объект инженерной психологии – система «Человек – Машина» (СЧМ). Человек в этой системе называется оператором. Под машиной понимается любое техническое устройство (калькулятор, самолет, компьютер и т.д.)  

Объект эргономики – система «Человек – Техника – Среда» (СЧТС). Причем среда делится на физическую, химическую, социальную.

Предмет инженерной психологии – психологические закономерности информационного  взаимодействия человека и техники и пути оптимизации этого взаимодействия.

Предмет эргономики – трудовая деятельность человека в процессе взаимодействия с техническими системами и в условиях существенного влияния на него факторов внешней среды.

Среди проблем инженерной психологии можно выделить такие: рост нервно-психических заболеваний (т.н. «индустриальный стресс»), текучесть кадров и вытекающие отсюда проблемы переподготовки и адаптации, травматизм (производственный, транспортный и бытовой), эффективность СЧМ.

Задачи инженерной психологии:

1. Анализ функций человека в СЧМ.

2. Исследование перцептивных и мнемических процессов в деятельности оператора.

3. Исследование оперативного мышления и принятия решений оператором.

4. Исследование функциональных состояний оператора.

5. Анализ групповой деятельности операторов.

6. Исследование надежности оператора в СЧМ, надежности СЧМ.

7. Инженерно-психологическая оценка СЧМ.

8. Инженерно-психологическое и эргономическое проектирование СЧМ.

9. Организация рабочего места оператора.

10. Разработка принципов и методов обучения операторов.

11. Определение экономического эффекта инженерно-психологических разработок СЧМ.

Как психологическая наука инженерная психоло­гия изучает психические и психофизиологические про­цессы и свойства человека, выясняя, какие требования к отдельным техническим устройствам и построению СЧМ в целом вытекают из особенностей человеческой деятельности, т. е. решает задачу приспособления тех­ники и условий труда к человеку.

Как техническая наука инженерная психология изучает принципы построения сложных систем, посты и пульты управления, кабины машин, технологические процессы для выяснения требований, предъявляемых к психологическим, психофизиологическим и другим свойствам человека-оператора.

 Проблематика инженер­ной психологии может быть разделена на ряд направ­лений, основными из которых являются: методологи­ческое, психофизиологическое, системотехническое, эксплуатационное.

 

Методологические проблемы в период активного развертывания инженерно-психологических исследо­ваний, характеризующихся переходом от собирания отдельных эмпирических фактов к их упорядочению и систематизации, помогают выделить предмет и объект исследований, определить методы их изучения, опре­делить принципы раскрытия закономерностей в ис­следуемой области явлений, установить место инже­нерной психологии в системе наук, ее значение для общественной практики.

Психофизиологическое направление связано с изучением тех свойств человека, которые имеют наи­большее значение в процессах управления и обслужи­вания техники.

Системотехническое направление инженерной психологии связано с изучением инженерно-психологических вопросов построения СЧМ.

Однако как бы ни была совершенна современная техника, как бы хорошо она ни была приспособлена к человеку, эффективная работа на ней требует всесто­роннего учета психологических свойств и способнос­тей человека. Большое число происшествий, аварий и отказов обусловлено эксплуатационными причинами. За ними часто кроются ошибки человека, совершен­ные из-за отсутствия должной организации его труда, недостаточной технической подготовки, незнания пра­вил эксплуатации техники и безопасного обращения с ней. Поэтому возникает задача инженерно-психологического обеспечения эксплуатации СЧМ. Ее реше­нием занимается эксплуатационное направление ин­женерной психологии.

Для инженерной психологии характерен системный подход к рассмотрению изучаемых процессов и явлений. Многомерный и многоуровневый характер психических процессов требует применения различных методов для возможно более полного изучения деятельности человека-оператора в человеко - машинных системах и, прежде всего, информационной стороны этой деятельности. Поэтому инженерная психология пользуется методами психологической науки, а также смежных областей (кибернетики, физиологии человека, математики, лингвистики и т.д.).

Инженерно-психологическое исследование обычно начинается с анализа реально существующих СЧМ. Здесь основными методами являются наблюдения, дополняемые специальными измерениями (например, освещенности рабочих помещений, расстояния контрольно измерительных приборов от оператора и т.п.), беседы с операторами и анкетирование.

В процессе наблюдения формулируются вопросы, требующие специального изучения, при проведении которого основным становится эксперимент (лабораторный или естественный). Широко используется также моделирование СЧМ.

Заканчивается инженерно-психологическое исследование конкретными рекомендациями, направленными на повышение эффективности и надежности СЧМ.

Для правильного понимания применяемых в инженерной психологии методов нужна, прежде всего, их классификация. В основу ее удобнее всего положить способ получения данных о деятельности оператора. С этой точки зрения можно выделить психологические, физиологические, математические и имитационные методы.

 

 Психологические методы

Основным из психологических методов являются наблюдение и эксперимент.

Цель наблюдения как метода инженерной психологии - выявить профессионально значимые особенности различных психических процессов путем изучения и сопоставления внешних проявлений деятельности человека, мимики, речи и результатов труда.

Наблюдение дополняется рядом способов объективной регистрации изучаемых явлений. К ним относятся: фотографирование или фотосъемка рабочей позы и выражения лица оператора, показаний наблюдаемых им приборов и индикаторов, направлений взора и рабочих движений. Делать это нужно незаметно для испытуемого. Для регистрации речи может использоваться магнитофон.

Наблюдение может быть уточнено и с помощью замеров. Это могут быть замеры геометрических размеров рабочего места, замеры времени и последовательности труда и отдыха в течение всего рабочего дня, замеры времени выполнения отдельных действий и движений (хронометраж). Кроме того, в практике наблюдения применяются замеры латентных периодов различных сенсомоторных и сенсоречевых реакций, включенных в изучаемую трудовую деятельность.

В процессе наблюдения широко производятся также замеры физиологических показателей: частоты пульса и дыхания, кровяного давления, электрической активности сердца, головного мозга, мышц и т.д.

Большое значение при наблюдении принадлежит анализу ошибочных действий оператора. Анализ ошибок позволяет наметить реальные пути их устранения. Так, например, отечественный психолог С.Я. Рубинштейн занимался анализом ошибок, допускаемых работницами механизированного учета при набивке перфокарт. Всего было изучено более 80 тыс. ошибочно перфорированных карт. Анализ показал, что ошибки носят сенсорный, а не моторный характер. В соответствии с этим была изменена методика обучения работниц: обучение было направлено на формирование необходимых сенсорных навыков.

Специфической формой наблюдения является так называемый трудовой метод. Он представляет собой упорядоченную форму повседневных записей самого наблюдателя, осваивающего изучаемую профессию. Недостаток метода - трудность записи самонаблюдений и фактов трудового процесса.

Обладая несомненными достоинствами, метод наблюдения имеет существенный недостаток - не вносит изменений в изучаемую деятельность, поэтому в ходе его не всегда могут появиться именно те ситуации, которые больше всего интересуют исследователя.

Наблюдение обычно дополняется беседами с операторами и анкетированием. Метод опроса является обычно вспомогательным при психологическом изучении деятельности.

Беседу необходимо проводить как с высококвалифицированными специалистами для выяснения секретов их мастерства, анализа и обобщения передового опыта, так и с менее квалифицированными операторами для выяснения тех трудностей, с которыми они встречаются в процессе производственной деятельности.

Анкетирование обладает меньшими возможностями, чем устная беседа, но обладает возможностью формализовать обработку полученных ответов.

Метод опроса может быть использован на предварительном этапе ознакомления с профессией или для изучения тех сторон профессиональной деятельности, которые трудно поддаются наблюдению и экспериментальной проверке.

Большое значение в арсенале методов инженерной психологии принадлежит эксперименту. Эксперимент в инженерной психологии - это изучение психологических особенностей деятельности оператора, вызванных изменением условий, цели или способа выполнения этой деятельности. Эксперимент может быть лабораторным или естественным.

Лабораторный эксперимент представляет собой одну из разновидностей моделирования деятельности оператора. Смысл его заключается в том, что перед испытуемым ставится задача в лабораторных условиях выполнять определенные действия, по психологической структуре наиболее соответствующие действиям реальной деятельности. Такое моделирование позволяет изучить какую-либо реальную деятельность с большой точностью регистрации и замеров. Но в силу искусственности результаты могут отличаться от тех, которые имеют место в реальных условиях деятельности человека.

Причины: во-первых, в лабораторных условиях трудно имитировать некоторые ситуации реальной деятельности (например, стрессовые ситуации, необходимую мотивацию и ответственность испытуемого за совершенные действия и т.п.).

Во-вторых, в лабораторном эксперименте воздействия на испытуемого имеют случайный для него характер (испытуемый, как правило, не знает их предыстории). В реальной жизни испытуемый реагирует зачастую не на истинное значение раздражителя, а на его отклонение от уже известного.

В-третьих, в лаборатории трудно воссоздать все реальные факторы, влияющие на результаты деятельности оператора. Статистическая значимость лабораторных данных не всегда совпадает с практической значимостью.

Лабораторный эксперимент может быть двух видов: синтетический и аналитический.

При синтетическом эксперименте пытаются воспроизвести более точно все цели и условия данного вида трудовой деятельности. Используют для этого различные модели кабин, стенды, тренажеры, имитаторы.

При аналитическом эксперименте в лабораторных условиях воспроизводят только какой-то один элемент трудовой деятельности. Этот вид эксперимента применяется для изучения влияния различных условий на отдельные элементы деятельности.

Разновидностью аналитического лабораторного эксперимента являются тестовые испытания. Тест - задача или задание, с помощью  которых проверяется уровень развития у оператора того или иного психологического качества. Тесты могут быть бланковыми (письменными) или аппаратурными. Последние позволяют более полно оценить качества оператора, однако они требуют больших материальных затрат на их изготовление и эксплуатацию.

Тестовые испытания применяются для решения задач профессионального отбора, контроля состояния оператора. Но есть ограничения в применении тестов, и они обусловлены следующим:

1. Тест применяется для оценки того или иного психического качества человека, как правило, вне связи с реальной деятельностью.

2. Для целей профессиональной подготовки более важно знать не наличный, а потенциальный уровень возможностей и способностей человека.

Одним из наиболее продуктивных методов изучения деятельности оператора является естественный эксперимент, который может проводиться в различных формах. Простейшей формой является решение "вводных задач" (например: "Случилось то-то, что Вы будете делать?").  Лучший результат будет получен в том случае, если эти отклонения будут незаметно для испытуемого введены в трудовую деятельность (например, выключение мотора, изменение регулировки, имитация неисправности и т.д.).

Тем не менее естественный эксперимент не может быть применен во всех случаях. Прежде всего речь идет о ситуациях, когда система "человек - машина" находится в процессе разработки.

Правильно поставленный эксперимент включает в себя следующие стадии: постановка задачи (изучение исследуемого процесса и выявление характеристик, подлежащих определению: время решения задачи, число ошибок, физиологические показатели и т.д.- зависимые переменные; изменяемые экспериментатором факторы ), планирование эксперимента ( определяется число опытов, уточняется порядок проведения эксперимента, выбирается метод рандомизации - нейтрализуется действие не исследуемых в данном эксперименте систематических факторов ), собственно эксперимент (выполнение испытуемыми инструкций, создание равноценных групп - экспериментальной и контрольной, исключение влияния экспериментатора на поведение испытуемого), обработка результатов (должна вестись статистическими методами и включать оценку параметров искомых характеристик, сравнение этих параметров, построение эмпирических зависимостей).

В настоящее время, учитывая все возрастающую сложность человеко - машинных систем, широко используется сочетание естественного эксперимента с математическим моделированием.

 Физиологические методы

Применение физиологических методов в инженерной психологии обусловлено следующими обстоятельствами:

1.Физиологические характеристики имеют важное значение для контроля состояния оператора.

2. Любое психологическое проявление имеет физиологическую основу.

3. В клинической практике и физиологии труда накоплен опыт обработки и анализа физиологических характеристик; имеется также богатый арсенал приборов для проведения физиологических измерений.

С целью изучения физиологических процессов человека во время производственной деятельности, а также с целью выявления предельных возможностей организма при внештатных ситуациях проводятся следующие измерения: электроэнцефалограмма, электромиограмма, кожно-гальваническая реакция, электрокардиограмма, электроокулограмма, пневмограмма, речевой ответ.

 Математические методы

Рассмотренные выше психологические и физиологические методы могут быть применены лишь в реально существующих человеко-машинных системах или при наличии работающих макетов, имитаторов или испытательных стендов. Когда система еще находится на стадии проектирования и в чертежах, применение этих методов просто невозможно. Именно в таких случаях имеют место математические методы.

К математическим методам в инженерной психологии предъявляются следующие требования:

а) размеренность (описание процессов управления со многими взаимосвязанными переменными), динамичность (учет фактора времени),

б) неопределенность (учет случайных, вероятностных составляющих в деятельности оператора),

в) факторность (учет специфических особенностей поведения человека, например его эмоций и т.д.),

г) описательность (возможность описания внутренних, психофизиологических механизмов деятельности человека).

Кроме того, применяемые методы должны допускать возможность описания деятельности человека и работы машины с помощью единых показателей и характеристик.

Применяются следующие методы математического моделирования: теория информации, теория массового обслуживания, теория автоматического управления, теория автоматов, теория статистических решений. Однако каждый из этих методов оптимален лишь по одной - двум характеристикам, иными словами, удачно описывает лишь определенные стороны деятельности оператора.

Под математическим моделированием понимается исследование деятельности оператора с помощью математических моделей, под которыми понимается некоторый математический объект (формула, уравнение, неравенство и т.д.), соотносимый с реальным процессом (деятельностью оператора). Исследование деятельности оператора в этом случае заключается в исследовании формул или решении уравнений и их систем.

Трудности в использовании математических моделей:

- необходимость учета большого числа различных факторов, влияющих на результаты деятельности оператора;

- динамика работоспособности оператора с течением времени, т.е. необходимость введения в математические соотношения переменных коэффициентов, являющихся функцией времени;

- неоднородность потока информации, поступающей к оператору;

- различия одних и тех же характеристик у разных людей.

В силу этих причин математические модели являются лишь грубым приближением к действительности.

При решении конкретных инженерно-психологических задач очень часто приходится применять комбинацию тех или иных методов.

 Имитационные методы

Рассмотренные ранее методы в ряде случаев не могут быть использованы для изучения и анализа деятельности оператора. В этих случаях весьма полезные результаты дает применение статистического моделирования. Оно базируется на методе статистических испытаний (метод Монте-Карло). Метод основан на розыгрыше (имитации) воздействия случайных факторов на деятельность оператора и функционировании человеко-машинных систем непосредственно в ходе моделирования. Этим объясняется другое название метода - имитационное моделирование.

Смысл метода заключается в многократной реализации с помощью ЭВМ моделируемого процесса. Каждая реализация носит случайный характер. Достоверность окончательного решения достигается статистической обработкой промежуточных результатов по множеству реализаций.

Имитационные методы занимают промежуточное положение между экспериментальными и математическими методами. По способу получения данных о деятельности оператора метод является математическим, а по характеру их получения и использования - экспериментальным. Поэтому имитационные методы называют также машинным или математическим экспериментом.

Имитационные модели деятельности оператора в системе "человек-машина" можно разбить на два основных вида: модели решения оператором отдельной конкретной задачи и модели его функционирования в условиях потока таких задач (модели обслуживания).

В результате моделирования вычисляются многие характеристики деятельности оператора: степень загрузки, периоды занятости, своевременность решения задач и др. Зная их, можно определить допустимую плотность (темп поступления) задач, произвести оценку загрузки оператора, выявить характер и частоту появления различных ситуаций в системе "человек-машина".

 

Тема 2. Основные характеристики системы «человек-машина».

Понятие системы «человек-машина» (СЧМ) в инженерной психологии, ее функционирование. Структурная схема СЧМ. Функции человека в СЧМ. Сравнительные преимущества человека и средств автоматизации, принципы распределения функций между ними.

Функционирование технических устройств и дея­тельность человека, который пользуется этими устрой­ствами в процессе труда, должны рассматриваться во взаимосвязи. Эта точка зрения привела к формирова­нию понятия системы «человек—машина» (СЧМ). Под СЧМ понимается система, включающая человека-опе­ратора (группу операторов) и машину, посредством которой осуществляется трудовая деятельности. Маши­ной в СЧМ называется совокупность технических средств, используемых человеком-оператором в про­цессе деятельности. СЧМ и является объектом инже­нерной психологии.

Обобщенная структурная схема СЧМ показана на рис. 1.  Любые изменения в состоянии управляемого объекта (УО) поступают в технические устройства системы и после соответствующей обработки в них отображаются на средствах отображения информации (приборах и индикаторах). Следовательно, оператор воспринимает не непосредственно состояние УО, а некоторый имитирующий его образ, называемый ин­формационной моделью и формируемый с помощью средств отображения информации.

Информационная модель должна, с одной сторо­ны, с необходимой полнотой и точностью отображать

Рис. 1. Структурная схема системы «человек — машина»

 

состояние УО, с другой — соответствовать возможно­стям оператора по приему и переработке информации. На основании воспринятого с помощью органов чувств состояния информационной модели в сознании оператора (его центральной нервной системы) фор­мируется оперативный образ, или концептуальная модель УО.

В ее содержание входит полученное оператором представление о текущем состоянии УО. Оно сравни­вается с некоторым эталоном, хранящимся в памяти оператора и отражающим требуемое состояние УО. В результате такого сравнения оператор принимает ре­шение по приведению текущего состояния УО в задан­ное (требуемое) состояние. Это решение передается эффекторам (органы движения), с помощью которых командная ин­формация вводится в машину, в результате чего осу­ществляется перевод УО в нужное состояние. На этом заканчивается цикл регулирования в системе «чело­век—машина».

Система «человек — машина» представляет собой частный случай управляющих систем, в которых фун­кционирование машины и деятельность человека свя­заны единым контуром регулирования. При организа­ции взаимосвязи человека и машины в СЧМ основная роль принадлежит уже не столько анатомическим и физиологическим, сколько психологическим свойствам человека: восприятию, памяти, мышлению, вниманию и т. п. От психологических свойств человека во многом зависит его информационное взаимодействие с маши­ной.

В зависимости от степени участия человека в работе системы "человек-машина" различают: автоматические, автоматизированные и неавтоматические системы. Работа автоматической системы осуществляется без участия человека. В неавтоматической системе работа выполняется человеком без применения технических устройств. В работе автоматизированной системы принимает участие как человек, так и технические устройства. Следовательно, такая система представляет собой систему "человек - машина".

На практике применяются самые разнообразные виды систем "человек - машина". Основой их классификации  могут явиться следующие четыре группы признаков: целевое назначение системы, характеристики человеческого звена, тип и структура машинного звена, тип взаимодействия компонентов системы.

По целевому назначению можно выделить следующие классы систем:

а) управляющие, в которых основной задачей человека является управление машиной (или комплексом);

б) обслуживающие, в которых человек контролирует состояние машинной системы, ищет неисправности, производит наладку, настройку, ремонт;

в) обучающие, т.е. вырабатывающие у человека определенные навыки (технические средства обучения, тренажеры и т.п.);

г) информационные, обеспечивающие поиск, накопление или получение необходимой для человека информации (радиолокационные, телевизионные, документальные системы, системы радио - и проводной связи и др.);

д) исследовательские, используемые при анализе тех или иных явлений, поиске новой информации, новых заданий (моделирующие установки, макеты, научно-исследовательские приборы и установки).

Особенность управляющих и обслуживающих систем заключается в том, что объектом целенаправленных воздействий в них является машинный компонент системы. В обучающих и информационных СЧМ направление воздействий противоположное - на человека. В исследовательских системах воздействие имеет и ту, и другую направленность.

По признаку характеристики "человеческого звена" можно выделить два класса СЧМ:

а) моносистемы, в состав которых входит один человек и одно или несколько технических устройств;

б) полисистемы, в состав которых входит некоторый коллектив людей и взаимодействующие с ним одно или комплекс технических устройств.

Полисистемы в свою очередь можно подразделить на " паритетные " и иерархические (многоуровневые). В первом случае в процессе взаимодействия людей с машинными компонентами не устанавливается какая-либо подчиненность и приоритетность отдельных членов коллектива. Примерами таких полисистем может служить система "коллектив людей - устройства жизнеобеспечения" (например, система жизнеобеспечения на космическом корабле или подводной лодке). Другим примером может быть система отображения информации с большим экраном, предназначенная для использования коллективом операторов.

В отличие от этого в иерархических СЧМ устанавливается или организационная, или приоритетная иерархия взаимодействия людей с техническими устройствами. Так, в системе управления воздушным движением диспетчер аэропорта образует верхний уровень управления, следующий уровень - это командиры воздушных судов, действиями которых руководит диспетчер. Третий уровень - остальные члены экипажа, работающие под руководством командира корабля.

По типу и структуре машинного компонента можно выделить инструментальные СЧМ, в состав которых в качестве технических устройств  входят инструменты и приборы, отличительной особенностью этих систем, как правило, является требование высокой точности выполняемых человеком операций.

Другим типом СЧМ являются простейшие человеко-машинные системы, которые включают стационарное и нестационарное техническое устройство (различного рода преобразователи энергии) и человека, использующего это устройство. Здесь требования к человеку существенно различаются в зависимости от типа устройства, его целевого назначения и условий применения. Однако их основной особенностью является сравнительная простота функций человека.

 Важным типом СЧМ являются сложные человеко-машинные системы, включающие помимо использующего их человека некоторую совокупность технологически связанных, но различных по своему функциональному назначению аппаратов, устройств и машин. Они предназначенны для производства определенного продукта (энергетическая установка, прокатный стан, автоматическая поточная линия, вычислительный комплекс и т.п.). В этих системах, как правило, связанность технологического процесса обеспечивается локальными системами автоматического управления. В задачу человека входит общий контроль  за ходом технологического процесса, изменение режимов работы, оптимизация отдельных процессов, настройка, пуск и остановка.

Еще более сложным типом СЧМ являются системотехнические комплексы. Они представляют собой сложную техническую систему с не полностью детерминированными связями и коллектив людей, участвующих в ее использовании. Для систем такого типа характерным является взаимодействие не только по цепи "человек - машина", но и по цепи "человек - человек - машина".

 Другими словами, в процессе своей деятельности человек взаимодействует не только с техническими устройствами, но и с другими людьми. Типичными примерами системотехнических комплексов различного уровня и назначения могут служить судно, воздушный лайнер, промышленное предприятие, вычислительный центр, транспортная система и т.п.

В основу классификации СЧМ по типу взаимодействия человека и машины может быть положена степень непрерывности этого взаимодействия. По этому признаку различают системы непрерывного (например, система "водитель-автомобиль") и эпизодического взаимодействия. Системы эпизодического взаимодействия  делятся  на  системы регулярного взаимодействия и стохастического. Примером системы регулярного взаимодействия может служить система "оператор - ЭВМ". В ней ввод информации и получение результатов определяются характером решаемых задач, т.е. режимы взаимодействия во времени регламентируются характером и объемом вычислений. Эпизодическое взаимодействие имеет место в таких системах, как "оператор - система централизованного контроля", "наладчик - станок" и т.п.

Несмотря на большое разнообразие систем "человек - машина", они имеют целый ряд общих черт и особенностей. Эти системы динамические, целеустремленные, самоорганизующиеся, адаптивные.

Характерные особенности, присущие СЧМ как сложной динамической системе:

- разветвленность структуры между элементами (человеком и машиной);

- разнообразие природы элементов (в состав СЧМ могут входить человек, коллектив людей, автоматы, машины, комплексы машин и т.д.);

- перестраиваемость структуры и связей между элементами (например, при нормальном ходе технологического процесса оператор лишь следит за ходом его протекания, т.е. включен в контур управления как бы параллельно; при отклонении от нормы оператор берет управление на себя, т.е. включается в контур управления последовательно);

- автономность элементов (способность их автономно выполнять часть своих задач).

Системы "человек - машина" относятся также к классу целеустремленных систем.

 Существенной особенностью целеустремленных систем является их способность получать одинаковые результаты различными способами. Системы этого класса могут изменять свои задачи; они выбирают как сами задачи, так и средства их реализации. Целеустремленность СЧМ обусловлена тем, что в нее включен человек. Именно он ставит цели, определяет задачи и выбирает средства достижения цели.

Системы "человек - машина" можно рассматривать и как   адаптивные системы. Свойство адаптации заключается в приспособлении СЧМ к изменяющимся условиям работы, в изменении режима функционирования в соответствии с новыми условиями. До недавнего времени свойство адаптации СЧМ реализовалось благодаря приспособительным возможностям человека, гибкости и пластичности его поведения, возможности его изменения в зависимости от конкретной обстановки.

 В настоящее время ставится вопрос о создании СЧМ, в которой свойство адаптации реализуется путем соответствующего технического обеспечения. Речь идет о создании таких технических средств, которые могут изменить свои параметры и условия деятельности в зависимости от текущего конкретного психофизиологического состояния человека и показателей эффективности его деятельности.

Система "человек - машина" может быть отнесена к классу самоорганизующихся систем, т.е. систем, способных к уменьшению неопределенности после вывода их из устойчивого, равновесного состояния под действием различного рада возмущений. Это свойство становится возможным благодаря целенаправленной деятельности человека, способности его планировать свои действия, принимать правильные решения и реализовывать их в соответствии с возникшими обстоятельствами.

На основании вышеизложенного можно в общих чертах охарактеризовать некоторые важнейшие принципы системного подхода к изучению СЧМ. Суть их сводится к следующему.

1. Возможно более полное и точное определение назначения системы, ее целей и задач.

2. Исследование структуры системы и, прежде всего состава входящих в нее компонентов, межкомпонентных связей и связей системы с внешней средой.

3. Последовательное изучение характера функционирования системы, в том числе всей системы в целом, отдельных подсистем, изменчивости функций и их особенностей на разных стадиях существования системы.

4. Рассмотрение системы в динамике, в развитии, т.е. на различных этапах ее жизненного цикла: при проектировании, производстве и эксплуатации.

Проектировочная сущность инженерной психологии приобретает в настоящее время решающее значение. Под инженерно-психологическим обеспечением понимается весь комплекс мероприятий, связанных с организацией учета человеческого фактора в процессе проектирования, производства и эксплуатации СЧМ.

Проблема инженерно-психологического обеспечения имеет два основных аспекта: целевой и организационно-методический. Целевой аспект  связан с непосредственным выполнением работ по учету человеческого фактора на каждом из этапов жизненного цикла СЧМ; его содержание целиком или полностью определяется проблематикой инженерной психологии. Второй аспект связан с организационно-методическим обеспечением работ по учету человеческого фактора.

Содержание инженерно-психологического обеспечения СЧМ

Этап жизненного цикла	Аспект инженерно-психологического обеспечения
	Целевой	Организационно-методический
Проектирование	Определение функций человека в проектируемой СЧМ и оценка его психофизиологических возможностей по их выполнению (инженерно-психологическое проектирование)	Разработка нормативных и справочно-методических материалов по инженерно-психологическому проектированию деятельности оператора. Организация труда коллектива проектировщиков
Производство	Учет психофизиологических свойств человека в процессе производства (условия труда, режим труда и отдыха, взаимосвязи операторов в групповой деятельности и т.п.)	Разработка нормативных и справочно-методических материалов по учету человеческого фактора в процессе производства
Эксплуатация	Учет психофизиологических возможностей человека при эксплуатации техники (профессиональный отбор, обучение, тренировки, формирование операторских коллективов, организация их труда)	Разработка методик по профессиональному отбору (если это необходимо) и подготовке операторов, подбору коллективов, организации труда. Разработка нормативных документов, регламентирующих применение этих методик

 

Проектирование СЧМ

Историческипервый подход– техническое проектирование. В данном случае разрабатываются отдельные блоки без учета их взаимосвязи. Согласование достигается только на этапе испытаний. Психофизиологические возможности человека учитываются интуитивно. Такой поход возможен только при простой технике.

На смену техническому проектированию пришла концепция системотехнического проектирования. Здесь проектируются не отдельные блоки, а единая система с учетом взаимосвязей и взаимного влияния отдельных блоков и человеческого фактора. Человек рассматривается не отдельно, а как компонент системы «Ч↔М» (СЧМ). Учет человеческого фактора заключается в проектировании устройств отображения информации и органов управления в соответствии с психофизиологическими возможностями человека. Объектом проектирования, по-прежнему, является техника.

Ограниченность системотехнического похода преодолевает концепция инженерно-психологического проектирования, предложенная Б.Ф. Ломовым, базирующаяся на деятельностной концепции. Объектом проектирования является, прежде всего, деятельность оператора, а затем технические устройства, необходимые для реализации данной деятельности.

Узость описанных подходов преодолевает комплексный подход. Этот подход включает аспекты:

· технический,

· инженерно-психологический,

· художественный.

 Инженерно-психологическое направление проектирования, в данном случае, может базироваться либо на принципе антропоцентризма (где оператор рассматривается как главное звено СЧМ), либо на принципах равнокомпонентного подхода. Предпочтение отдается тому подходу, который адекватен решаемым задачам проектирования.

Кибернетика обусловила появление на базе кибернетических принципов возникновение эргатических концепций. СЧМ здесь рассматривается как эргамат – система, состоящая из машины и человека, выполняющая определенную работу действиями человека внутри системы. Концепции нашла применение в проектировании транспортных систем.

Этапы (структура) инженерно-психологического проектирования:

1. Определение характеристик объекта управления: статических, таких, как вес, размер и др.; динамических, таких как быстродействие; целей и задач системы.

2. Распределение функций между человеком и техникой (на основе анализа их возможностей).

3. Распределение функций между операторами (выбор структуры группы, числа рабочих мест, коммуникативной сети).

4. Проектирование деятельности каждого оператора (определение структуры и алгоритма деятельности оператора, требований к свойствам оператора, допустимых норм деятельности).

5. Проектирование технических средств деятельности оператора (информационной модели, органов управления, организации РМ).

6. Оценка системы «человек – машина».

Общие принципы проектирования СЧМ:

1. Принцип системной эргономичности (достижение высшей эффективности СЧМ при соблюдении допустимых и оптимальных условий деятельности оператора).

2. Принцип адаптивной эргономичности (по мере развития техники критерии эргономичности должны пересматриваться в направлении повышения оптимальности среды).

3. Принцип научной эргономичности (на основе объективных количественных оценок на всех стадиях проектирования).

4. Принцип информационной эргономичности (информация должна быть полной, достоверной, актуальной, подаваться в оптимальной форме и темпе).

5. Принцип программно-интеллектуальной эргономичности (оптимального распределения функций между оператором и машиной, освобождение оператора от монотонных рутинных операций).

Частные принципы проектирования СЧМ:

1. Принцип взаимодополнения, распределения функций (между техникой и оператором)

2. Принцип проектирования деятельности оператора (антропоцентрический принцип). Оператор рассматривается не как компонент СЧМ, а как центральное звено,

3. Принцип лабилизации функций (СЧМ должна быть спроектирована таким образом, чтобы оператор по мере профессионального роста мог переходить на более высокий уровень решения оперативных задач).

4. Принцип активизации функций (принцип активного оператора). Оператор должен иметь возможность вести самостоятельный информационный поиск.

5. Принцип удовлетворенности оператора (процессом и результатом своего труда). Предполагает возлагать на человека те задачи, где он может себя проявить как творческая личность.

6. Принцип легкости обучения оператора.

7. Принцип индивидуализации (при проектировании должны учитываться возможности выработки индивидуального стиля деятельности).

Инженерно-психологические требования к проектированию СЧМ:

1. В результате проектирования должны быть обеспечены заданные характеристики систем, требуемые в данном случае: надежность, точность, быстродействие СЧМ.

2. Соблюдение оптимальных и предельно допустимых норм деятельности оператора. Ориентация на наиболее благоприятные условия для оператора. Проверка предельно-допустимых норм проводится на ранних этапах проектирования.

3. При конструировании рабочего места (РМ) соблюдение принципов функциональной организации:

· соответствия (способа, формы и характера информации возможностям оператора),

· значимости,

· последовательности,

· частоты использования,

· удобства эксплуатации.

· безопасности эксплуатации,

· ремонтопригодности,

· экономии движений и времени, минимизации утомления оператора,

· комфортности,

· простоты обслуживания (и обучения),

· контроля функциональных состояний оператора.