Инженерная психология –научная дисциплина, изучающая объективные закономерности процессов информационного взаимодействия человека и техники с целью использования их в практике проектирования, создания и эксплуатации системы «Человек-машина» (СЧМ).
Целью инженерной психологии является обеспечение эффективного информационного взаимодействия человека-оператора с техническим средством, повышение производительности труда путем гуманизации техники и технологии.
Главной задачей инженерной психологии является разработка оптимальных методов и средств разрешения противоречий между технологическими процессами и техникой с одной стороны, и трудовой деятельностью человека – с другой, возникающих в процессе развития производства.
С инженерной психологией тесно связана эргономика. Эргономика (от греческого «ergon» – работа и «nomos» – закон, термин введен в Англии в 1949 году) – наука о приспособлении орудий и условий труда к человеку. Она изучает функциональные возможности и особенности человека в трудовых процессах с целью создания оптимальных условий, в которых труд становится высокопроизводительным и эффективным, а также безопасным.
Эргономика – область знаний, комплексно изучающая трудовую деятельность человека в системе « Человек - техника - среда» (СЧТС) с целью обеспечения ее эффективности, безопасности и комфорта.
Под термином «человек-оператор»в эргономике и инженерной психологии понимается человек, осуществляющий трудовую деятельность, основу которой составляет взаимодействие с предметом труда, машиной и внешней средой (для эргономики) посредством информационной модели и органов управления (инженерной психологии).
Структурная схема системы «Человек-машина»
Рассмотрим, как работает такая система. На средствах отображения информации (СОИ) РЭС отображается не само состояние объекта управления, а имитирующий его образ, называемый информационной моделью , которая в голове оператора преобразуется в оперативный образ или концептуальную модель (conception – представление, понятие).
Информационная модель – это организованное в соответствии с определенной системой правил отображение предмета, СЧТС, внешней среды и способов воздействия на них. На основе восприятия информационной модели в сознании оператора формируется образ состояния управляемого объекта.
На «входе» человека имеются рецепторы, преобразующие энергию внешнего воздействия в нервные импульсы. В центральной нервной системе происходит сравнение поступивших сигналов с некоторыми эталонными, хранимыми в памяти, и происходит принятие решения по управлению, которое производится на основе определенных навыков.
Эффекторы производят обратное преобразование энергии импульсов в энергию движения и через органы управления РЭС управляют объектом управления или самой РЭС, состояние которой отображается на СОИ. Так происходит один цикл управления. Для нормального функционирования СЧМ необходимо обеспечить оптимальное согласование двух участков.
Особенность этой системы состоит с том, что «вход» и «выход» человека изменить нельзя. Следовательно, для обеспечения согласования при проектировании РЭС можно менять только «вход» или «выход» РЭС. Поэтому требования к проектированию РЭС (СЧМ) формулируются на основе знаний особенностей «входа» и «выхода» человека, то есть знаний особенностей построения рецепторов и эффекторов, их характеристик и особенностей восприятия человеком информации.
Стадии приема информации
Деятельность оператора по управлению начинается с приема осведомительной информации об объекте управления. Основными психическими процессами, участвующими в приеме информации, являются ощущение, восприятие, представление и мышление.
Прием информации человеком-оператором – формирование перцептивного образа. Оно включает несколько стадий: обнаружение, различение и опознание.
Обнаружение – стадия восприятия, на которой наблюдатель выделяет объект из фона, но еще не может судить о его форме и признаках.
Различение – стадия восприятия, на которой наблюдатель способен раздельно воспринимать два объекта, расположенных рядом (либо два состояния одного объекта) и выделять детали объектов.
Опознание – стадия восприятия, на которой наблюдатель выделяет существенные признаки объекта и относит его к определенному классу.
Восприятие, как основа процесса приема информации оператором, характеризуется такими свойствами, как целостность, осмысленность, избирательность и константность.
Целостность восприятия возникает в результате анализа и синтеза комплексных раздражителей в процессе деятельности оператора.
Осмысленность состоит в том, что воспринимаемый объект относится оператором к определенной категории.
Избирательность 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.
Этапы деятельности оператора в СЧМ
Деятельность оператора в системе «Человек-машина» может носить самый разнообразный характер. Несмотря на это, в общем виде она может быть представлена в виде четырех основных этапов: прием информации, обработка информации, принятие решения и реализация принятого решения
Прием информации . На этом этапе осуществляется восприятие поступающей информации об объектах управления и тех свойствах окружающей среды и СЧМ в целом, которые важны для решения задачи, поставленной перед системой «Человек-машина». При этом осуществляются такие действия, как обнаружение сигналов, выделение из их совокупности наиболее значимых, их расшифровка и декодирование. В результате у оператора складывается предварительное представление о состоянии управляемого объекта. Информация приводится к виду, пригодному для оценки и принятия решения.
Обработка информации . На этом этапе производится сопоставление заданных и текущих (реальных) режимов работы СЧМ, производится анализ и обобщение информации, выделяются критичные объекты и ситуации и на основании заранее известных критериев важности и срочности определяется очередность обработки информации. Качество выполнения этого этапа во многом зависит от принятых способов кодирования информации и возможностей оператора по ее декодированию. На данном этапе оператором могут выполняться такие действия, как запоминание информации, извлечение ее из памяти, декодирование и т. п.
Принятие решения . Решение о необходимых действиях принимается на основе проведенного анализа и оценки информации, а также на основе других известных сведений о целях и условиях работы системы, возможных способах действия, последствиях правильных и ошибочных решений и т. д. Время принятия решения существенным образом зависит от энтропии (неопределенности) множества решений.
Реализация принятого решения . На этом этапе осуществляется приведение принятого решения в исполнение путем выполнения определенных действий или отдачи соответствующих распоряжений. Отдельными действиями на этом этапе являются: перекодирование принятого решения в машинный код, поиск нужного органа управления, движение руки к органу управления и манипуляция с ним (нажатие кнопки, включение тумблера, поворот рычага и т. п.).
На каждом из этапов оператор совершает самоконтроль собственных действий. Этот самоконтроль может быть инструментальным или неинструментальным. В первом случае оператор проводит контроль своих действий с помощью специальных технических средств (например, с помощью специальных индикаторов контролирует правильность набора информации). Во втором случае контроль ведется без применения технических средств. Он осуществляется путем визуального осмотра, повторения отдельных действий и т.п. Проведение любого вида самоконтроля способствует повышению надежности работы оператора.
Факторы, влияющие на выполнение этапов деятельности оператора
Качество приема информации зависит от вида и количества индикаторов, организации информационного поля, психофизических характеристик предъявляемой информации (размеров изображений, их светотехнических характеристик, цветового тона и цветового контраста).
На обработку информации влияют такие факторы, как способ кодирования информации, объем ее отображения, динамика смены информации, соответствие ее возможностям памяти и мышления оператора.
Эффективность принятия решения определяется следующими факторами: типом решаемой задачи, числом и сложностью проверяемых логических условий, сложностью алгоритма и количеством возможных вариантов решения, возможностью контроля решения.
Реализация принятого решения зависит от числа органов управления, их типа и способа размещения, а также от большой группы характеристик, определяющих степень удобства работы с отдельными органами управления (размер, форма, сила сопротивления и т.д.).
Первые два этапа в совокупности называют иногда получением информации, последние два этапа – реализацией информации.
Виды труда оператора
Оператор -технолог . Оператор-технолог включен в технологический процесс непосредственно. Он работает в основном в режиме немедленного обслуживания. Преобладающими в его деятельности являются управляющие действия. Выполнение действий регламентируется обычно инструкциями, которые содержат, как правило, почти полный набор ситуаций и решений. К этому виду относятся операторы технологических процессов, автоматических линий, операторы по приему и переработке информации и т.п.
Оператор -наблюдатель (контролер). Оператор-наблюдатель является классическим типом оператора, с изучения деятельности которого и началась инженерная психология. Важное значение для деятельности такого оператора имеют информационные и концептуальные модели, а также процессы принятия решения. Управляющие действия оператора-наблюдателя (по сравнению с оператором-технологом) несколько упрощены. Оператор-наблюдатель может работать в режиме отсроченного обслуживания. Такой тип деятельности является массовым для систем, работающих в реальном масштабе времени (операторы радиолокационной станции, диспетчеры на различных видах транспорта и т. п.).
Оператор -исследователь . Оператор-исследователь в значительно большей степени использует аппарат понятийного мышления и опыт, заложенные в концептуальную модель. Органы управления играют для него еще меньшую роль, а «вес» информационных моделей, наоборот, существенно увеличивается. К таким операторам относятся пользователи вычислительных систем, дешифровщики различных объектов (образов) и т.п.
Оператор -руководитель. Оператор-руководитель в принципе мало отличается от предыдущего типа, но для него механизмы интеллектуальной деятельности играют главенствующую роль. К таким операторам относятся организаторы, руководители различных уровней, лица, принимающие ответственные решения в человеко-машинных комплексах и обладающие интуицией, знанием и опытом.
Оператор -манипулятор. Для деятельности оператора-манипулятора большое значение имеет сенсомоторная координация (например, непрерывное слежение за движущимся объектом) и моторные (двигательные) навыки. Хотя механизмы моторной деятельности имеют для него главенствующее значение, в деятельности используется также аппарат понятийного и образного мышления. В функции оператора-манипулятора входит управление роботами, манипуляторами, машинами-усилителями мышечной энергии человека (станки, экскаваторы, транспортные средства и т.п.).
Виды анализаторов
Физиологической основой формирования перцептивного образа является работа анализаторов. Анализаторами называются нервные приборы, посредством которых человек осуществляет анализ раздражений. Любой анализатор состоит из трех основных частей: рецептора, проводящих нервных путей и центра в коре больших полушарий головного мозга
Основной функцией рецептора является превращение энергии действующего раздражителя в нервный процесс. Вход рецептора приспособлен к приему сигналов определенной модальности (вида) – световых, звуковых и др. Однако его выход посылает сигналы, по своей природе единые для любого входа нервной системы. Это позволяет рассматривать рецепторы как устройства кодирования информации.
В зависимости от модальности поступающего сигнала различают 11 видов анализаторов:
– зрительный;
– слуховой;
– тактильный;
– болевой;
–температурный;
– обонятельный;
– вкусовой;
Внутренние:
– давления;
– кинестетический;
– вестибулярный;
– специальные (расположенные во внутренних органах и полостях тела).
Основными характеристиками любого анализатора являются пороги – абсолютный (верхний и нижний), дифференциальный и оперативный . Понятие каждого из этих порогов может быть введено по отношению к энергетическим (интенсивность), пространственным (размер) и временным (продолжительность воздействия) характеристикам сигнала.
Минимальная величина раздражителя, вызывающая едва заметное ощущение, носит название нижнего абсолютного порога чувст вительности , а максимально допустимая величина – верхнего абсолютного порога чувствительности (это понятие вводится по отношению лишь к энергетическим характеристикам). Сигналы, величина которых меньше нижнего порога, человеком не воспринимаются. Увеличение интенсивности сигнала сверх верхнего порога вызывает у человека болевое ощущение (сверхгромкий звук, слепящая яркость и т. д.). Интервал между нижним и верхним порогами носит название диапазона чувствительности анализатора.
Важнейшими свойствами анализаторов, имеющими большое значение для деятельности оператора, являются адаптивность и избирательность .
Адаптивность – это изменение диапазона чувствительности анализатора в соответствии с изменением работы интенсивности раздражителя. В процессе адаптации изменяются как энергетический, так и временной и пространственный пороги анализаторов. Адаптация характеризуется величиной изменения чувствительности и временем, в течение которого она осуществляется. Эти показатели различны для разных анализаторов. Так, например, тактильный анализатор адаптируется наиболее быстро, зрительный – сравнительно медленно, однако диапазон изменения чувствительности у него очень большой.
Избирательность анализатора заключается в его способности из множества раздражителей, действующих на человека в каждый момент времени, в зависимости от условий выделять лишь определенные. Избирательность является условием формирования адекватных ощущений и обеспечивает высокую помехоустойчивость анализаторов. Избирательность может быть амплитудной, пространственной, временной и вероятностной. Последнее означает дублирование сигналов, передаваемых в мозговой центр.
Рассмотренные характеристики и устройство анализаторов позволяют сформулировать общие требования к сигналам-раздражи телям, адресованным оператору:
– интенсивность сигналов должна соответствовать средним значениям диапазона чувствительности анализаторов, которая обеспечивает наиболее оптимальные условия для приема и переработки информации;
– для того чтобы оператор мог следить за изменением сигналов, сравнивать их между собой по интенсивности, длительности, пространственному положению, необходимо обеспечивать различие между сигналами, превышающее оперативный порог различения;
– перепады между сигналами не должны значительно превышать оперативный порог, так как при больших перепадах возникает утомление;
– наиболее важные индикаторы следует располагать в тех зонах сенсорного поля анализатора, которые соответствуют участкам рецепторной поверхности с наибольшей чувствительностью;
– при проектировании индикаторных устройств необходимо правильно выбирать вид сигнала, а следовательно, и модальность анализатора (зрительный, слуховой, тактильный и т. д.).
Общая характеристика зрительного анализатора
Раздражителем зрительного анализатора является световая энергия, а рецептором – глаз. Зрение позволяет воспринимать форму, цвет, яркость и движение предметов. Человек-оператор около 90% всей информации получает через зрительный анализатор.
Глаз человека работает по принципу фотографической камеры, роль объектива в которой выполняет хрусталик. Возможность зрительного восприятия определяется энергетическими, информационными, пространственными и временными характеристиками сигналов, поступающих к оператору. Совокупность этих характеристик и их численные значения определяют видимость объекта (сигнала) для глаза. В соответствии с названными характеристиками сигналов можно выделить четыре группы характеристик зрительного анализатора:
– энергетические;
– информационные;
– пространственные;
– временные.
Энергетические характеристики зрительного анализатора определяются мощностью (интенсивностью) световых сигналов, воспринимаемых глазом. К ним относятся: яркость, слепящая яркость, адаптирующая яркость, контраст, спектральная чувствительность.
Яркость . Световой поток, излучаемый источником или отражаемый поверхностью, попадая в глаз наблюдателя, вызывает зрительное ощущение. Оно будет тем сильнее, чем больше плотность светового потока, излучаемого или отражаемого по направлению к глазу. Следовательно, источник света или освещенный предмет будет тем лучше виден, чем большую силу света излучает каждый элемент поверхности в направлении глаза.
Слепящая яркость . В ряде случаев в поле зрения оператора могут попадать сигналы разной интенсивности. При этом сигналы с большей яркостью могут вызвать нежелательное состояние глаз – ослепленность. Слепящая яркость определяется адаптирующей яркостью и размером светящейся. Для создания оптимальных условий зрительного восприятия необходимо не только обеспечить требуемую яркость и контраст сигналов, но также и равномерность распределения яркостей в поле зрения.
Адаптирующая яркость. Так как в поле зрения оператора могут попадать предметы с различной яркостью, в инженерной психологии вводится также понятие адаптирующей яркости. Под ней понимают ту яркость, на которую адаптирован (настроен) в данный момент времени зрительный анализатор. Приближенно можно считать, что для изображений с прямым контрастом (предмет темнее фона) адаптирующая яркость равна яркости фона, а для изображений с обратным контрастом (предмет ярче фона) – яркости предмета.
Контраст . Видимость предметов определяется также их контрастом по отношению к фону. Различают два вида контраста: прямой контраст (предмет темнее фона) и обратный контраст (предмет ярче фона).
Работа при прямом контрасте является более благоприятной, чем работа при обратном контрасте.
Спектральная чувствительность . Глаз человека воспринимает электромагнитные волны в диапазоне 380–760 нм. Однако чувствительность глаза к волнам различной длины неодинакова. Наибольшую чувствительность глаз имеет по отношению к волнам в середине спектра видимого света (500–600 нм).
Следует отметить, что влияние цвета в деятельности оператора очень велико. Во-первых, он может использоваться как один из способов кодирования информации, во-вторых, – для эстетического оформления помещений и пультов управления с точки зрения улучшения зрительного восприятия.
Основной информационной характеристикой зрительного анализатора является пропускная способность , то есть то количество информации, которое анализатор способен принять в единицу времени.
Пространственные характеристики зрительного анализатора определяются воспринимаемыми глазом размерами предметов и их месторасположением в пространстве. К ним относятся: острота зрения, поле зрения, объем зрительного восприятия.
Острота зрения . Остротой зрения называется способность глаза различать мелкие детали предметов. Она определяется величиной, обратной тому минимальному угловому размеру предмета в минутах, при котором он различим глазом. Угол зрения равный 1΄ соответствует единице остроты зрения. Острота зрения зависит от уровня освещенности, расстояния до рассматриваемого предмета, его положения относительно наблюдателя и возраста наблюдателя.
Поле зрения . Условно все поле зрения можно разбить на три зоны: центрального зрения (4–10°), где возможно наиболее четкое различение деталей; ясного видения (30–35°), где при неподвижном глазе можно опознать предмет без различения мелких деталей; периферического зрения (75–90°), где предметы обнаруживаются, но не опознаются. Зона периферического зрения играет большую роль при ориентации во внешней обстановке. Объекты, находящиеся в этой зоне, легко и быстро могут быть перемещены в зону ясного видения с помощью установочных движений (скачков) глаз и головы
Объем зрит ельного восприятия . Объем зрительного восприятия определяется числом объектов, которые может охватить и запомнить человек в течение одной зрительной фиксации. При предъявлении не связанных между собой объектов объем зрительного восприятия составляет 4–8 элементов. Следует отметить, что объем воспроизведенного материала определяется не столько объемом восприятия, сколько объемом памяти. В зрительном образе может отражаться значительно большее число объектов, однако они не могут быть воспроизведены из-за ограниченного объема памяти. Следовательно, практически важно учитывать не столько объем восприятия, сколько объем памяти. Для нормальной работы оператора необходимо, чтобы в центральное поле зрения, ограниченное углом 4–10°, попадало не более 6±2 элемента
Временные характеристики зрительного анализатора определяются временем, необходимым для возникновения зрительного ощущения при тех или иных условиях работы оператора. К ним относятся: латентный (скрытый) период, длительность инерции ощущения, критическая частота мельканий, время адаптации, время информационного поиска.
Латентным периодом называется промежуток времени от момента подачи сигнала до момента возникновения ощущения. Это время зависит от интенсивности сигнала (чем сильнее раздражитель, тем реакция на него короче), его угловых размеров, значимости сигнала (реакция на значимый для оператора сигнал короче, чем на сигналы, не имеющие значения для оператора), сложности работы оператора (чем сложнее выбор нужного сигнала среди остальных, тем реакция на него будет больше), возраста и других индивидуальных особенностей человека. В среднем для большинства людей латентный период зрительной реакции лежит в пределах 160–240 мс.
Длительностью инерции ощущения называется промежуток времени от момента прекращения действия сигнала до момента полного отсутствия ощущения. Для большинства людей длительность инерции ощущения составляет 10–120 мс.
Рассмотренные особенности работы зрительного анализатора следует учитывать при организации деятельности оператора. Прежде всего, время действия сигнала не должно быть меньше латентного периода. В противном случае воспринимаемый контраст и интенсивность сигнала будут во столько раз меньше действительных значений, во сколько раз время действия сигнала меньше латентного периода.
Однако этого еще не достаточно для правильного опознания сигнала. Для опознания необходимо дополнительное время, так называемый «выяснительный период», который обычно не может быть меньше 0,1 с. При трудном различении (сложности знаков) процесс опознания становится еще более медленным, составляя для знаков средней сложности более 0,2 с, а для знаков повышенной сложности – более 0,6 с.
Если же возникает необходимость в последовательном реагировании оператора на дискретно появляющиеся сигналы, то период их следования должен быть не меньше времени сохранения ощущения, равного 0,2–0,5 с. В противном случае будет замедляться точность и скорость реагирования, поскольку во время прихода нового сигнала в зрительной системе оператора еще будет оставаться образ предыдущего сигнала.
Критическая частота мельканий . Критической частотой мельканий называется та минимальная частота проблесков, при которой возникает их слитное восприятие. Эта частота зависит от яркости, размеров и конфигурации знаков
Время адаптации. В процессе адаптации в значительной степени (до 10 12 раз) меняется чувствительность зрительного анализатора. Различают два вида адаптации: темновую (при переходе от света к темноте) и световую (при переходе от темноты к свету). Время адаптации зависит от ее вида и составляет десятки минут при темновой адаптации
Время информационного поиска . Большую роль в процессе зрительного восприятия играют движения глаз. Они делятся на поисковые (установочные) и гностические (познавательные).
С помощью поисковых движений осуществляется поиск заданного объекта, установка глаза в исходную позицию и корректировка этой позиции. Длительность поисковых движений определяется углом, на который перемещается взор.
К гностическим движениям относятся движения, участвующие в обследовании объекта, его опознании и различении деталей объекта. Основную информацию глаз получает во время фиксации, то есть во время относительно неподвижного положения глаза, когда взор пристально устремлен на объект.
В результате изучения данной главы студент должен:
знать:
- - теоретико-методологические основы инженерной психологии,
- - методологические принципы инженерной психологии,
- - специфику методов инженерной психологии,
- - особенности и классификацию систем "человек - машина" (СЧМ). Показатели качества СЧМ,
- - характеристику оператора в СЧМ и общую схему его деятельности. Принятие решений оператором,
- - профессиональные действия и профессиональные задачи в СЧМ,
- - ошибки в труде оператора,
- - основы проектирования СЧМ,
- - основы эксплуатации СЧМ,
- - психологические особенности системы "человек - компьютер",
- - роль и место компьютера в деятельности психолога,
- - информацию о компьютере как варианте "органопроекции" человеческого интеллекта;
уметь:
- - анализировать трудовую деятельность оператора,
- - применять информацию о показателях качества СЧМ на практике,
- - планировать варианты эксплуатации СЧМ,
- - анализировать причины сбоев в работе оператора;
владеть:
- - категориальным аппаратом инженерной психологии,
- - навыками психологической коррекции сбоев в работе оператора,
- - навыками оценивания состояния оператора.
Теоретико-методологические основы инженерной психологии
Традиционно предмет инженерной психологии определяется следующим образом: "Инженерная психология - это научная дисциплина, изучающая объективные закономерности процессов информационного взаимодействия человека и техники с целью использования их в практике проектирования, создания и эксплуатации систем "человек - машина" (СЧМ). Процессы информационного взаимодействия человека и техники являются предметом инженерной психологии". Но в психологии труда вообще предмет - это субъект труда. И тогда можно было бы сказать, что предмет инженерной психологии - это система "человек как субъект - сложная техника" (главное в субъекте - его спонтанность, т.е. готовность к неординарным действиям в сложных ситуациях и способность к рефлексии своего труда, своей спонтанности).
В инженерной психологии главный субъект труда - это "оператор" - человек, взаимодействующий со сложной техникой через информационные процессы.
Как отмечает Ю. К. Стрелков, "изучение и рационализация труда человека за пультом управления должны проводиться вместе с изменением фундаментального подхода: предметом рассмотрения должны стать не только процесс труда (деятельность, переработка информации), но и профессия и даже жизнь трудящегося как субъекта деятельности (носителя потребностей, мыслей, воспоминаний, восприятий, чувств)". "Нынешний период изучения труда операторов отличается тем, что в понимании его особенностей психология опирается не на конструкторов и испытателей, а на самих операторов, обслуживающих систему в течение длительного (десятки лет) времени", - пишет далее Ю. К. Стрелков.
Многое в работе инженерного психолога зависит не только от его умения наблюдать и осмысливать происходящее, "по и от его способности войти в группу, занять нейтральную позицию, но при этом соблюдать и поддерживать атмосферу благожелательного отношения. Это очень непростая задача, поскольку экипаж ни в коем случае не согласится принять постороннего наблюдателя. Группа ожидает от психолога тестирования или еще какого-либо "подвоха". В таких условиях сама группа не замедлит воспользоваться возможностью и "протестирует" психолога, чтобы определить уровень его интеллекта, профессионализма и ряд важных человеческих качеств (например, чувство юмора)". Таким образом, важна постоянная рефлексия психологом своего труда. Следовательно, предмет инженерной психологии неизбежно включает и труд самого психолога.
Традиционно выделяются следующие основные задачи инженерной психологии.
Методологические задачи: определение предмета и задач исследования (уточнение предмета); разработка новых методов исследования; разработка принципов исследования; установление инженерной психологии в системе наук о человеке (ив науке вообще).
Психофизиологические задачи: изучение характеристик оператора; анализ деятельности оператора; оценка характеристик выполнения отдельных действий; изучение состояний оператора.
Системотехнические задачи: разработка принципов построения элементов СЧМ; проектирование и оценка СЧМ; разработка принципов организации СЧМ; оценка надежности и эффективности СЧМ.
Эксплуатационные задачи: профессиональная подготовка операторов; организация групповой деятельности операторов; разработка методов повышения работоспособности операторов.
Отдельно можно выделить задачу укрепления связей инженерных психологов со смежными науками: управлением, техническим конструированием, психогигиеной труда, кибернетикой, эргономикой.
Основными методологическими принципами инженерной психологии являются:
- 1) принцип гуманизации труда (важно исходить из особенностей и интересов работника; ориентироваться на творческий характер труда);
- 2) принцип активности оператора (предполагается, что оператор не просто перерабатывает информацию, а именно действует);
- 3) принцип проектирования деятельности (предполагается, что сначала необходимо спроектировать деятельность самого человека, а затем и технические устройства);
- 4) принцип последовательности (работа инженерного психолога важна на всех этапах: проектирования, производства и эксплуатации СЧМ);
- 5) принцип комплексности (необходимость развития междисциплинарных связей с другими науками).
Условно можно выделить основные теоретико-методологические концепции инженерной психологии (по А. А. Крылову).
1. Основная концепция инженерной психологии. Согласно этой концепции, на первом этапе в основном было использование опыта других наук "для выработки рекомендаций по учету человеческого фактора в конструировании средств труда" (преимущественно при проектировании пультов и постов операторов автоматизированных систем управления - АСУ). На втором этапе - все это делалось уже в специально организованных экспериментах (где человек-оператор рассматривался как "звено АСУ"). Б. Ф. Ломов выделяет разные акценты в развитии инженерной психологии: 1) на начальных этапах господствовал "машиноцентрический" подход (основная линия разработок: "от машины к человеку", где и сам человек описывается в терминах техники - как элемент, придаток машины); 2) позже на первое место выходит "антропоцентрический" подход (меняется вектор разработок: "от человека к машине", где человек все больше рассматривается как субъект труда, а техника - это средство его же труда).
Главная идея основной концепции - общность закономерностей процессов управления в живых и неживых системах (как в кибернетике). Все основные функции управления передаются человеку-оператору, а сама реализация этих функций есть преобразование информации, циркулирующей в данной системе. Сама информация понимается как всеобщее свойство материи, связанное с ее разнообразием. Информация присуща всему материальному миру (как живому, так и неживому), поэтому количество информации выражается через ее разнообразие (по А. Д. Урсулу).
Выделяются разные уровни информационных отношений: 1) "натуральный" обмен информацией (начиная с простейших организмов: раздражимость и возбудимость);
- 2) речевой уровень (человеческое общение); 3) общение как взаимодействие с техникой, а через нее - с целыми техническими системами и средой, в которой она функционирует (это может рассматриваться даже как вариант взаимодействия человека с миром).
- 2. Концепции информационной модели, информационного поиска и эквивалента звена. Главная идея данной концепции (по В. П. Зинченко, Д. Ю. Панову): человек все больше удаляется от объекта управления и осуществляет свою работу "дистанционно". Это означает, что оператор все больше работает не с самим объектом, а с его информационной моделью. Основные требования ("правила") построения информационной модели (главное - это учет возможностей человека): 1) модель должна отражать только существенные взаимосвязи в системе управления;
- 2) она должна строиться на основании использования наиболее эффективного кода (языка); 3) модель должна быть наглядной и компоноваться с учетом характеристик анализаторов человека, особенностей, порядка и сложности выполняемых операций.
"Эквивалентное звено системы" (по Ю. Б. Садомову, Л. М. Хохлову) - это не просто человек, а целый комплекс, включающий человека-оператора, средства индикации (средства отображения информации) и органы управления. Главная функция этого комплекса - передача и переработка информации.
3. Концепции пропускной способности и последовательности действий. В основе данной концепции - определение качества работы по количеству обрабатываемой информации. Количественная оценка позволяет рассчитывать и более точно проектировать работу оператора.
Концепция последовательных действий связана с построением модели временных затрат при выполнении конкретных действий и операций. Если представить оператора как "совокупность отдельных логически законченных операций", то можно выделить следующие виды таких операций:
- 1) операции заканчиваются выдачей информации вовне (на органы управления, речевые ответы и т.п.); 2) операции заканчиваются принятием решения об отсутствии необходимости выполнять какие-либо действия, т.е. решение не выдавать информацию вовне.
- 4. Концепции количественной оценки рабочего процесса и надежности. Разные авторы выдвигают конкретные способы количественной оценки труда оператора.
Например, Г. М. Зараковский предложил количественные оценки некоторых психофизиологических характеристик деятельности оператора. В основе - составление и анализ алгоритмов рабочих процессов. Важным для анализа и оценки рабочего процесса является выявление отношений между членами алгоритма, т.е. между логическими условиями и исполнительными действиями (действия также называются "операторами"), что позволяет судить об интенсивности рабочего процесса, его логической сложности и стереотипности.
Например, выделяются следующие критерии оценки надежности человека-оператора: вероятность безотказной (исправной) работы; среднее время безотказной работы; среднее время между соседними отказами; частота отказов; интенсивность (опасность) отказов; среднее время восстановления исправной работы; коэффициент готовности к безотказному труду и т.п. Все это рассчитывается в специальных формулах.
Возникла в 40-х гг. прошлого столетия. Основоположниками ее считаются Д. И. Менделеев, метеоролог М. А. Рыкачев, ученые И. М. Сеченов, В. М. Бехтерев. А. К. Гастев и И. П. Павлов. Именно И. М. Сеченов был автором научных трудов о человеке и его роли в рационализации трудовой деятельности и психологических процессах. Инженерная психология, вернее только ее основы, были сформулированы также И. М. Сеченовым.
Его высказывание об активном отдыхе человека как лучшем средстве повышения и особенно сохранении работоспособности, до сих пор не утратили своей актуальности и с успехом применяются на практике.
Что же такое инженерная психология?
Это наука, вернее ее отрасль, которая в современном высокотехнологичном обществе принимает все более актуальное значение, ведь вопросов, изучающих системы "человек-машины", в современном, быстро изменяющемся мире становится все больше.
В чем же ее сущность и каковы основы инженерной психологии? Она изучает актуальные отношения и особенности труда современного человека в его производственной и
Результатом этого исследования является оптимизация трудового процесса людей, которая необходима при создании новейших технологий и, конечно, непосредственно новых технических средств. Благодаря ним совершенствуются системы управления, а также происходит улучшение основных характеристик современного трудового процесса.
Инженерная психология рассматривает, в частности, актуальные и многочисленные проблемы взаимодействия человека с ЭВМ. Следствием этого является установка определенных требований к обоим участникам этого процесса. В качестве показателей используются такие понятия как надежность, эффективность, быстродействие, точность.
Очень близко основы инженерной психологии располагаются к другой науке - эргономике, которая изучает человека, создание безопасных рабочих мест, и объектов труда. На основании полученных заключений моделируются новые компьютерные программы. Их целью является создание более благоприятных условий труда, которые бы повышали его эффективность. Вся система учитывает физические и психические особенности человеческого организма, базируясь на психологии, анатомии и физиологии индивида.
В свою очередь инженерная психология, как является важнейшей частью эргономики. В современном мире, который характеризуется стремительными темпами развития высоких технологий, усложненные производственные процессы и новейшее оборудование в корне изменили функции человека на производстве.
Другой уровень задач, увеличение потока информации и высокотехнологичное оборудование ставят перед личностью новые задачи и требуют от нее более высоких нагрузок. Физические усилия в основном снижаются, а индивидуум в содружестве "человек-машина" становится менее важным звеном. Виной тому Именно поэтому возникает необходимость обеспечения полной безопасности персонала на современном производстве.
Решить эту задачу может инженерная психология в совокупности с эргономикой. Благодаря знаниям, полученным в результате исследований, которые проводятся учеными этих отраслей, определяется успешное функционирование техники.
Инженерная психология и эргономика играют также главную роль в оптимизации условий труда. Такой существенный показатель, как эргономичность, является самым обобщенным критерием свойств техники и характеризует степень комфортности, которая соответствует определенным образцам устройств и механизмов.
Для чего служит инженерная психология и эргономика? Они исследуют такие направления, как создание новых рабочих мест, их проектирование, обеспечение технического обслуживания машин, изучают не менее важный вопрос подбора кадров и профессиональную подготовку.
Инженерная психология и эргономика стали наиболее перспективными науками в развитии и на них возлагается огромная ответственность в связи с прогрессивным развитием общества.
Научного направления выделяют два этапа.
Первый этап связан с возникновением новой области знаний и активным накоплением практических исследований (20-60 гг. 20 века). Это было обусловлено развитием техники и проведением экспериментов, которые подготовили основу для зарождения инженерной психологии как науки. Основателями инженерной психологии как нового научного направления стали американские и английские психологи: А. Чапанис, Мак-Фердан, У. Гарнер, Д. Бронбет. В России первыми исследованиями инженерно-психологического характера стали разработки, проведенные в двадцатые годы XX века в сфере психологии труда и психотехники. В октябре 1959г. в ЛГУ была организована лаборатория индустриальной психологии, где руководителем был Б. Ломов. В 1963 г. была выпущена его монография «Человек и техника». Именно данная работа стала тем научным трудом, которая послужила роль толчка к проведению масштабных исследований по главным проблемам инженерной психологии. Данный этап характеризуется «машиноцентрическим» подходом, когда осуществлялось активное накопление эмпирического материала. Именно эти наработки и стали в дальнейшем основой различных методических рекомендаций, инженерно-психологических нормативов, всевозможных учебников.
Второй этап связан с теоретическим оформлением инженерной психологии (60-90 гг. 20 века). Преобладающим становится «антропоцентрический» подход, согласно которому человек рассматривается как субъект, а техника - средство труда. Данный этап характеризуется переходом от обезличенного к индивидуальному человеку, в руках которого находится пульт управления.
Третий этап характеризуется системными исследованиями в инженерной психологии (90 гг. 20 века - настоящее время). Человек рассматривается не просто как звено системы «человек - машина», акцент смещается на проектирование деятельности человека в системах «человек-техника».
Цели и задачи инженерной психологии
Определение 1
Инженерная психология – это научная дисциплина, которая занимается изучением объективных закономерностей процессов информационного взаимодействия человека и техники с дальнейшим использованием их при проектировании, создании и эксплуатации системы «Человек-машина».
Главной целью направления является обеспечение эффективного информационного взаимодействия человека-оператора и технического средства. Задачи дисциплины делятся на две группы: общие теоретические и частные практические.
К первой группе относятся следующие моменты:
- Адаптация техники к человеку.
- Адаптация человека к технике.
- Рациональное распределение функций между человеком и техникой.
В состав второй группы входят следующие задачи:
- Диагностические: анализ основных составляющих деятельности оператора; познание сущности преобразования информации человеком-оператором; изучение влияния психологических факторов на эффективность систем «человек-машина».
- Эксплуатационные: создание принципов функционирования рабочих мест операторов; изучение функциональных состояний оператора; разработка основ профессиональной подготовки операторов; инженерно-психологическое проектирование и оценка систем «человек-машина».
Инженерная психология и другие науки
Являясь новой отраслью, инженерная психология акцентировала внимание на психологическом содержании и практической направленности. Главным отличием научной дисциплины стало ее создание на границе гуманитарной и технической сферы знаний. На сегодняшний день установлено взаимодействие инженерной психологии с кибернетикой, теорией связи, теорией автоматического управления и регулирования, технической эстетикой. Кроме того, основой для решения задач инженерной психологии стали общая и экспериментальная психология, гигиена и психология труда, социальная психология, техническая эстетика.
Инженерная психология является основой такой области науки как эргономика. Предмет эргономики связан с трудовой деятельностью человека при взаимодействии его с техническими системами. Еще одной наукой которая тесно взаимодействует с инженерной психологией является психология труда. В качестве главной ее задачи выступает акцент на психологических особенностях работы человека, при этом в число задач инженерной психологии входит приспособление техники к возможностям человека.
1.1. ПРЕДМЕТ ИНЖЕНЕРНОЙ ПСИХОЛОГИИ
Как показал К. Маркс, главной производительной силой общества является человек. Используя средства труда, он преобразует природу соответственно заранее поставленной цели. С развитием средств труда меняется и трудовая деятельность человека.
С давних пор при создании орудий и средств труда учитывались те или иные свойства и возможности человека. В начале интуитивно, а позже с привлечением научных данных решалась задача приспособления техники к человеку. Однако предметом анализа последовательно стано вились различные свойства человека.
На первых порах основное внимание уделялось вопросам строения человеческого тела и динамики рабочих движений. На основе данных биомеханики и антропометрии разрабатывались рекомендации, относящиеся лишь к форме и размерам рабочего места человека и используемого им инструмента. Затем объектом исследования становятся физиологические свойства работающего человека. Рекомендации, вытекающие из данных физиологии труда, относятся уже не только к оформлению рабочего места, но и к режиму рабочего дня, организации рабочих движений, к борьбе с утомлением. Предпринимались попытки оценить различные виды труда с точки зрения тех требований, которые они предъявляют человеческому организму.
Научно-техническая революция привела к существенному изменению условий, средств и характера трудовой деятельности. В современном производстве, на транспорте, в системах связи, в строительстве и сельском хозяйстве все шире применяются автоматы и вычислительная техника; происходит автоматизация многих производственных процессов.
Благодаря техническому перевооружению производства существенно изменяются функции и роль человека. Многие операции, которые раньше были его прерогативой, сейчас начинают выполнять машины. Однако, каких бы успехов ни достигала техника, труд был и остается достоянием человека, а машины, как бы сложны они ни были, являются лишь орудиями его труда. В процессе труда человек, используя машины как орудия труда, осуществляет сознательно поставленные им цели.
Вместе с тем автоматизация производства ведет к перестройке трудовой деятельности человека. Освобождаясь от ряда функций, переданных машинам, человек получает новые возможности для реализации своих целей.
С развитием техники роль человека в процессе производства неуклонно возрастает. Освобождаясь от необходимости выполнять частные операции, он начинает регулировать и контролировать огромные потоки энергии и информации, сложные системы технологических процессов. При этом возрастает уровень его ответственности и цена допускаемых ошибок. Например, если ошибается рабочий - станочник, то в результате - одна испорченная деталь; ошибка же оператора автоматической линии приводит к браку сотен и тысяч деталей.
Следовательно, с развитием и усложнением техники возрастает значение человеческого фактора на производстве. Необходимость изучения этого фактора и учета его при разработке новой техники и технологических процессов, при организации производства и эксплуатации оборудования становится все более очевидной. От успешности решения этой задачи зависит эффективность и надежность эксплуатации создаваемой техники.
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 машины, посредством которой осуществлятся трудовая деятельность.
Машиной в СЧМ называется совокупность технических средств, используемых человеком-оператором в процессе деятельности. СЧМ и является объектом инженерной психологии.
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. Необходи-
мость изучения этих свойств человека в СЧМ привела к появлению инженерной психологии.
Инженерная психология есть научная дисциплина, изучающая объективные закономерности процессов информационного взаимодействия человека и техники с целью использования их в практике проектирования, создания и эксплуатации СЧМ. Процессы информационного взаимодействия человека и техники являются предметом
инженерной психологии.
Значение инженерной психологии при изучении деятельности человека в СЧМ определяется тем, что она исследует процессы приема, хранения, переработки и реализации информации человеком. В системах управления циркуляция и переработка информации имеют фундаментальное значение. С одной стороны, от точности и своевременности приема информации человеком, надежности
ее хранения и воспроизведения, эффективности переработки в конечном итоге зависят надежность, точность и быстродействие всей СЧМ. С другой стороны, с теми или иными нарушениями информационного взаимодействия человека и машины связана основная масса ошибок, допускаемых человеком. Чтобы система «человек - машина» функционировала надежно и эффективно, необходимо, чтобы информация, адресуемая человеку, передавалась ему в форме, наиболее удобной для ее восприятия, запоминания и осмысливания, а органы управления были бы удобными для организации соответствующих движений.
Часто человек допускает ошибки не потому, что он не овладел своей профессией, а потому, что его психофизиологические возможности ограничены: скорость передаваемой ему информации превышает возможности органов
В силу этих причин психотехника ни у нас в стране, ни за рубежом не оформилась как самостоятельное научное направление. Несмотря на это, в работах психотехников содержалось много фактического материала, представляющего интерес и для современной инженерной
психологии.
Реальные социально-экономические условия для развития инженерной психологии в Советском Союзе сложились только в конце 50-х годов. Ее интенсивное развитие началось с 1959 г., когда при Ленинградском государственном университете была создана первая в стране научно- исследовательская лаборатория инженерной психологии. Несколько позже лаборатории и группы инженерной психологии были созданы и в других организациях.
В своем развитии инженерная психология прошла два основных этапа. Первоначально в ней преобладали исследования аналитического типа, связанные с оценками тех или иных отдельно взятых технических устройств и элементов с точки зрения их соответствия также отдельно взятым психологическим характеристикам человека. Так, были выполнены многочисленные исследования восприятия показаний различных приборов и индикаторов, различения и опознания цифр, букв, условных знаков и т. д., т. е. отдельно взятых сигналов, при помощи которых информация передается человеку. То же самое можно сказать и относительно исследования управляющих движений.
Эти исследования дали полезные результаты. Они позволили разработать инженерно-психологические требования к различным типам средств отображения информации и органам управления, к их взаимному расположению, последовательности использования и т. п. Однако реальная деятельность человека-оператора сводится в них к элементарным реакциям, поэтому накопленные в этих исследованиях данные имеют ограниченное значение. Этот этап развития инженерной психологии иногда называют коррективным. Характерным для него является машиноцентрический подход к анализу систем «человек - машина», т. е. подход «от машины к человеку», при этом человек рассматривается как простое звено СЧМ.
В процессе дальнейшего развития инженерной психологии стала очевидной ограниченность такого подхода. Возникла необходимость психологического изучения деятельности человека-оператора в целом и рассмотрения всей системы психических и других функций, процессов и состояний в контексте этой деятельности. Главный упор в этом случае делается на проектирование деятельности оператора. Проект деятельности выступает как основа решения всех других задач, связанных с разработкой и построением СЧМ: от общей задачи определения ее принципиальной схемы и до конкретных частных задач, например оформления шкал приборов и индикаторных панелей, выбора типов органов управления и т. п.
Этот этап развития инженерной психологии носит название проективного. Характерным для него является антропоцентрический подход к анализу СЧМ, т. е. подход «от человека к машине». Необходимо отметить, что такой подход находится пока в стадии становления. Методы его реализации разработаны еще не в полной мере. Однако от разработки методов проектирования деятельности во многом зависит эффективность инженерно-психологических исследований и разработок. Решению этой задачи должно уделяться первостепенное значение.
Таким образом, в процессе развития инженерной психологии осуществляется переход от относительно простых и частных вопросов к более сложным и общим, от изучения отдельных элементов деятельности к деятельности в целом с учетом влияния ее результатов на показатели функционирования всей системы «человек - машина», от рассмотрения человека-оператора как простого звена СЧМ к рассмотрению его как сложной высокоорганизованной системы. Первостепенное значение при этом имеет реализация системного подхода к анализу СЧМ. Все это вытекает как из логики развития инженерной психологии в качестве науки, так и из возрастающих требований практики.
1.3 . ЗАДАЧИ ИНЖЕНЕРНОЙ ПСИХОЛОГИИ
Как следует из рассмотренного в предыдущих разделах материала, инженерная психология возникла на стыке технических и психологических наук. Поэтому характерными для нее являются черты обеих наук.
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.
В более конкретном плане проблематика инженерной психологии может быть разделена на ряд направлений, основными из которых являются: методологическое, психофизиологическое, системотехническое, эксплуатационное. Такое разделение проблематики инженерной психологии определяет и структуру данного учебного пособия.
Методолог ические проблемы в период активного развертывания инженерно-психологических исследований, характеризующихся переходом от собирания отдельных
