Опрос, наблюдение, эксперимент

 

Опрос представляет собой метод психологическо­го исследования, заключающийся в сборе информации, полученной в виде ответов на поставленные вопросы. Методы опроса применяются в следующих случаях:

■ когда фактор, который нужно учесть, плохо поддается внешнему контролю (например, содержание мотивов, временных и стойких);

■ когда изучаемый фактор легко выделяют операторы, но для его тщательного учета в наблюдении или эксперимен­те требуются длительное или сложное исследование (при­чины аварии, отношения в коллективе и т. п.);

■ когда другие методы не дают достаточно исчерпывающей информации (например, при профессиональном отборе).

Рис. 6.1. Классификация методов опроса.

 

При использовании опросных методов (их класси­фикация приведена на рис. 6.1) большое значение имеет характер вопросов, их формулировка и направлен­ность. В связи с этим ко всем методам опроса выдви­гаются общие требования:

■ каждый вопрос должен быть логически завершенным;

■ следует избегать малораспространенных иностранных слов, специальных терминов и слов с двойным значением;

■ нельзя задавать слишком длинных вопросов;

■ каждый вопрос должен быть возможно более конкретным;

■ следует или указывать все возможные варианты ответов, которые опрашиваемые должны иметь в виду, или не да­вать ни одного;

■ необходимо предлагать опрашиваемому только такие варианты ответов, каждый из которых может быть прием­лем в равной степени;

■ следует остерегаться включения в вопрос слов, которые сами по себе могут вызвать негативное отношение опра­шиваемого;

■ вопрос не должен иметь внушающего характера [цит. по 55].

 

Кроме этого нужно учитывать следующее. Нали­чие наводящих вопросов часто предопределяет харак­тер ответов и делает их недостоверными. Не следует задавать вопросов, непонятных опрашиваемому. Для некоторых их них может быть непонятным, например, такой вопрос: «Как велика у вас скорость зрительного восприятия?». Однако этот же вопрос можно выяснить, спросив: «Всегда ли вы успеваете прочесть надписи на экране кино или телевизора?» [132].

Вопросы, которые задаются исследователем, обыч­но объединяются в опросники, которые составляются в каждом конкретном случае заново, с учетом специ­фики и цели опроса изучаемой профессии. Прежде чем составлять опросники, исследователь должен некото­рое время понаблюдать за работающими или же сам освоить основные трудовые операции.

Опросники должны составляться в зависимости от целей и задач исследования. Так, при реконструкции рабочего места или оценке работы оператора задают­ся вопросы относительно параметров рабочего места, а также вопросы, отражающие взаимодействие чело­века с элементами рабочего места. Если же опросник составляется в целях профессионального отбора, формулируются вопросы, направленные на выявление у

оператора профессионально важных качеств. При социометрическом опросе (см. ниже) задаются вопро­сы, позволяющие определить характер межличностных отношений в производственном коллективе.

Данные опроса обрабатываются статистически­ми методами. Результаты обработки представляются в виде описания, причем разграничиваются данные собственных наблюдений и субъективные мнения оп­рашиваемых. Кроме того, описываемый материал не­обходимо подтвердить данными в виде таблиц и графиков. В таблицах следует представить процентное соотношение того или иного показателя по всем ис­пытуемым [55].

Эффективность опроса во многом зависит от уров­ня образования и профессионального опыта испытуе­мых. Поэтому в необходимых случаях к проведению опроса привлекаются специальные эксперты, облада­ющие необходимой профессиональной квалификацией.

Основным условием получения достоверных све­дений в ходе опроса является убеждение опрашивае­мого, что сообщаемые им сведения не будут использо­ваны во вред ему или его коллегам, что целью анализа не является повышение норм труда или темпа работы.

В зависимости от цели исследования, от круга лиц, подлежащих опросу, от лимита времени и технических возможностей опрос может проходить в форме устной беседы (интервью) или письменно с помощью анкет. Этим двум основным разновидностям опроса характер­ны все основные особенности и требования, рассмот­ренные выше. Вместе с тем обе они имеют и свои специфические особенности.

Анкетирование может проводится по двум основ­ным типам: свободного ответа и выбранного ответа. В первом случае ответ пишется в произвольной форме, во втором случае нужно отметить один из заранее обусловленных ответов. Простейший случай выбран­ного ответа — да или нет. Анкеты первого типа не сковывают инициативы опрашиваемого, но требуют большого времени для заполнения и обработки ре­зультатов и не гарантируют точного ответа. Анкеты второго типа удобнее обрабатывать, они быстрее за­полняются, но ограничивают возможность ответов, не предусмотренных экспериментатором. Анкетирование может проводится как очно, так и заочно. В зависимо­сти от числа опрашиваемых оно может быть индивиду­альным или групповым. Основными достоинствами анкетирования являются: сравнительная экономич­ность, возможность охвата больших групп исследуе­мых, применимость к различным профессиям, хорошая формализация результатов, малые затраты времени.

Беседа предусматривает прямое или косвенное получение от испытуемого сведений о его деятельности и поведении, в которых объективизируются свойствен­ные ему психические явления. С помощью беседы по­лучают дополнительную информацию об организации деятельности, о субъективном отражении человеком тех или иных явлений. Преимущество беседы перед анкет­ным опросом состоит в том, что при беседе можно вы­яснить все непонятные технические вопросы, беседа позволяет изменить формулировку вопроса, если он воспринят недостаточно правильно. При этом обраща­ются не только к квалифицированным специалистам, но и к менее квалифицированным, чтобы выяснить труд­ности, с которыми они встречаются в работе. Трудности опроса в процессе беседы заключаются в том, что даже люди, успешно работающие на производстве много лет, не всегда могут дать себе отчет о характере своих дей­ствий. Иногда существенные для работы подробности кажутся специалисту настолько очевидными, что он о них даже не упоминает. Поэтому перед проведением беседы нужно проводить подготовительную работу; для этого рекомендуется заранее составлять схему прове­дения беседы, подготовить необходимые вопросы. В этом случае беседа носит регламентированный характер. Помимо этого беседа может носить нерегламентированный характер и предполагает сводную беседу с опра­шиваемым. В ходе беседы исследователь фиксирует ответы на поставленные вопросу. Этот метод требует от испытателя определенного мастерства, такта, добро­желательного отношения к опрашиваемому. Метод ре­комендуется применять при опросе незначительного количества обследуемых.

Разновидностью опросного метода является экс­пертный опрос (от лат. expertus — опытный), который представляет анкетирование опытных специалистов с применением системы балльных оценок. Для получения экспертных (референтных) оценок привлекаются опытные специалисты, каждому из которых предъяв­ляется серия одинаковых, четко сформулированных вопросов, направленных на выявление их мнения об оцениваемом явлении. Ответы могут даваться либо в свободной форме, либо путем выбора одного из не­скольких вариантов, либо путем указания количествен­ной оценки в пределах заданной шкалы (например, в баллах или процентах).

Последние два вида ответов предпочтительнее, поскольку позволяют по результатам опроса получить однородные данные, поддающиеся статистической и машинной обработке. Важным условием достовернос­ти экспертного опроса является компетентность и объективность экспертов, согласованность их мнений. Последняя оценивается с помощью коэффициента конкордации. В инженерной психологии экспертный опрос применяется для получения тех или иных пока­зателей по количественно неизмеримым признакам, например, для оценки некоторых личностных характе­ристик, оценки рабочих мест, культуры производства и т. п.

Разновидностью экспертного опроса является ме­тод обобщения независимых характеристик и связан­ный с ним метод полярных профилей. Эти методы нашли наибольшее применение при оценке свойств личности (при применении личностных методов).

Важным методом психологического изучения дея­тельности оператора является наблюдение. Наблюдение это метод, при помощи которого исследователь целенап­равленно и планомерно воспринимает и фиксирует многообразные проявления трудовой деятельности и условий ее протекания. При этом исследователь не вмешивается ни в естественный ход исследуемой дея­тельности, ни в условия ее протекания.

Организация наблюдения предполагает решение следующих вопросов: определение цели и задач наблю­дения; выбор объекта, предмета и ситуации наблюде­ния; выбор способов наблюдения, наименее влияющих на поведение оператора и обеспечивающего сбор не­обходимой информации; выбор способа регистрации, наблюдаемого явления; обработка и интерпретация полученной информации [56].

С помощью наблюдения можно получить сведения о следующих аспектах деятельности: каналах поступ­ления информации и ее характеристиках (модальность сигналов, их кодирование и помехи); способах ввода управляющих воздействий (особенности управляющих движений, их силовые характеристики, периодич­ность); загрузке анализаторов, их взаимодействию, ведущем анализаторе; степени нервно-психической и эмоциональной напряженности (оценивается по пове­дению обследуемого, его эмоциональным реакциям); внешних условиях деятельности (наличие факторов, нарушающих нормативные условия деятельности) [128].

Важное значение при этом принадлежит также анализу ошибочных реакций оператора. Анализ харак­тера ошибок, причин их возникновения позволяет на­метить реальные пути их предотвращения. Так, в ра­боте [159] был прдведен анализ ошибок, допущенных работницами механизированного учета при набивке перфокарт. Всего было изучено более 80 тысяч оши­бочно перфорированных карт. Анализ показал, что ошибки носят сенсорный, а не моторный (как часто думают) характер. В соответствии с этим была измене­на методика обучения работника: обучение было на­правлено на формирование прежде всего необходимых сенсорных навыков.

Различают включенное наблюдение, когда наблю­датель становится членом трудового коллектива, и невключенное наблюдение, которое ведется как бы со стороны, то есть человеком, не являющимся членом исследуемой группы. Включенное наблюдение более предпочтительно, так как присутствие наблюдателя может оказать существенное влияние на деятельность оператора.

Кроме того различают субъективное и объективное наблюдение. В первом случае оно осуществляется визу­ально, результаты фиксируются в специальных протоко­лах. Во втором случае наблюдение ведется с применени­ем технических записывающих средств (магнитофона, фото- или киноаппарата). Иногда наблюдение могут ве­сти одновременно несколько человек. Это значительно повышает достоверность такого метода.

Объектом наблюдения является субъект и процесс труда. Во время наблюдения можно получить сведения о характере поступающей информации, о степени заг­рузки анализаторов, об особенностях управляющих воздействий оператора и т. п. Большое внимание уде­ляется сопоставлению внешних проявлений деятель­ности оператора (мимика, поза, речь, рабочие движе­ния, приемы, действия, оперирование орудиями труда, общение в процессе работы) с целью, характером и результатами труда. Наблюдение позволяет также определить, какие элементы трудовой деятельности обус­ловливают то или иное профессиональное требование к оператору.

Наблюдение может быть уточнено с помощью за­меров. Это могут быть замеры геометрических разме­ров рабочего места, замеры времени и последователь­ности труда и отдыха в течение работы (фотография рабочего дня), замеры времени выполнения отдельных действий и движений (хронометраж). В процессе на­блюдения могут производится также замеры физиоло­гических показателей человека. Проведение замеров позволяет повысить объективность наблюдения.

Одним из важных принципов наблюдения является сравнительный подход к изучению профессий. Срав­нительному наблюдению и анализу подвергаются спе­циалисты с высокими и низкими показателями в тру­довой деятельности, с большим и малым стажем в работе. Сравниваются показатели работы, особенности и последовательность приемов у разных специалистов при выполнении одних и тех же трудовых операций. Это позволяет выяснить причины успехов и затруднений при освоении профессий, а также выявить психофи­зиологическую структуру профессиональной деятель­ности [40, 128].

Обладая несомненными достоинствами (простота, возможность получения фактического материала о де­ятельности оператора), метод наблюдения имеет и один существенный недостаток. Наблюдение не вносит из­менений в изучаемую деятельность, поэтому в ходе его не всегда могут появиться именно те ситуации, которые больше всего интересуют исследователя. От этого недостатка свободен такой метод инженерно-психологи­ческого исследования, каким является эксперимент.

Эксперимент (от лат. experimentum — проба, опыт) в инженерной психологии — это изучение психологических и производственных особенностей деятельнос­ти оператора, вызванных изменениями условий, цели или способов ее выполнения. Эксперимент отличается от наблюдения в первую очередь тем, что предполага­ет специальную организацию ситуации исследования, активное вмешательство в ситуацию исследователя, планомерно манипулирующего одной или нескольки­ми переменными (факторами) и регистрирующего соответствующие изменения в поведении испытуемо­го (оператора).

Эксперимент позволяет осуществить относитель­но полный контроль переменных. Если при наблюде­нии часто невозможно предвидеть изменения, то в эксперименте можно их планировать и не допускать появления неожиданностей. Возможность манипулиро­вания переменными — одно из важных преимуществ эксперимента перед наблюдением. Достоинство его заключается также в том, что можно специально выз­вать какой-то психический процесс, проследить зави­симость психического явления от изменяемых внешних условий.

Проведение эксперимента можно условно разде­лить на три этапа: планирование, собственно экспери­мент, анализ [15].

Планирование включает постановку задачи, выбор показателя, подвергающегося исследованию, рассмотрение факторов, влияющих на него. Во многих случаях при проведении эксперимента приходится иметь дело с неконтролируемыми факторами. Для усреднения их влияния на выбранный показатель используют специальный прием, называемый рандомизацией, позволяющий считать ошибки измерения взаимонезависимыми. Основным шагом на этом этапе является выбор показателя оптимальности и нахождение матриц планирования с помощью методов математического планирования эксперимента. Его применение в инженерной психологии показано в работах [139, 209]. Если изучаемая область относительно неизвестна и система гипотез отсутствует, то предварительно бывает целесообразным проведение специального пилотажного исследования (пробного или поискового эксперимента), результаты которого могут помочь уточнить направление дальнейшего анализа.

Собственно эксперимент должен проводится в соответствии с программой и планом, составленном на первом этапе. Для правильного проведения эксперимента необходимо соблюдать ряд условий. Во-пер­вых, следует определить пригодность испытуемых операторов к данному виду деятельности. Во-вторых, следует обеспечить их высокую мотивацию на выпол­нение заданной в эксперименте деятельности. В-тре­тьих, следует исключить нежелательные эффекты (ар­тефакты), связанные прежде всего с присутствием экспериментатора и наличием других нежелательных явлений.

Анализ — окончательный этап, включающий процесс упорядочения экспериментальных данных, вычис­ление необходимых показателей деятельности опера­тора, построение аналитических зависимостей этих показателей как функции от исследуемых факторов. Частично эти вопросы рассмотрены в главе VIII, более подробно они описываются в специальной литературе [112, 128, 177].

Эксперимент в инженерной психологии может быть двух видов: лабораторным или естественным.

Лабораторный эксперимент представляет собой одну из разновидностей моделирования деятельности оператора («физическое» моделирование). 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 в лабораторных усло­виях изучить какую-либо реальную деятельность с большой точностью регистрации и замеров. Однако в силу искусственности лабораторных условий получен­ные результаты могут отличаться от тех, которые име­ют место в реальных условиях деятельности человека. Поэтому лабораторный эксперимент (так же как и любая другая модель деятельности оператора) имеет лишь определенное приближение к реальной деятель­ности. Его результаты обязательно должны проверяться и сопоставляться с данными наблюдения или экс­перимента в реальных условиях.

Лабораторный эксперимент может быть двух ви­дов: синтетический и аналитический. При синтетическом эксперименте пытаются воспроизвести возможно более точно все цели и условия данного вида трудовой деятельности. Обычно для этого используют различные модели кабин, стенды, тренажеры, имитаторы.

Одна из возможных схем моделирующего стенда для проведения синтетического эксперимента показа­на на рис. 6.2. Стенд представляет собой аналого-цифровой комплекс, с высокой степенью точности воспроизводящей реальные условия деятельности оператора. Его основа — модель управляемого процесса или объекта. Между моделью и реальным объектом долж­но быть существенное сходство в главном и несуще­ственное — в остальном. Модель может представлять собой специализированное устройство или выполняться на базе ЭВМ. Стенд содержит также аппаратуру, регистрирующую состояние и результаты работы опе­ратора, а также результаты поведения машины. Сигналы с регистрирующей аппаратуры поступают в ЭВМ, которая по специальной программе в реальном масш­табе времени вычисляет характеристики поведения объекта, показатели состояния и работы оператора, выходные характеристики системы «человек – машина» [58].

 

Рис. 6.2. Структурная схема моделирующего комплекса для проведения инженерно-психологического эксперимента.

 

При аналитическом эксперименте в лабораторных условиях воспроизводят только какой-то один элемент трудовой деятельности, все остальные элементы при этом сознательно исключаются. Этот вид эксперимен­та обычно применяется для изучения влияния различ­ных условий на отдельные элементы деятельности. Примером такого эксперимента является исследование групповой деятельности с помощью гомеостата.

Естественный эксперимент проводится в обычных для исследуемого условиях труда (на рабочем месте, в цехе, кабине самолета или электровоза, за пультом управления и т. п.). Он соединяет в себе положитель­ные черты объективного наблюдения (естественность) и лабораторного эксперимента (целенаправленное воздействие на испытуемого). При проведении естественного эксперимента процессы труда по своим технологическим характеристикам не изменяются, но в условия и способы выполнения работы вносятся те или иные изменения, необходимые для целей иссле­дования.

Часто испытуемый не знает о проведении экспе­римента, и его поведение ничем не отличается от обычного. В других случаях (например, при изменении структуры трудовой деятельности или организации рабочего места) испытуемый становится активным участником эксперимента. Сближая эксперименталь­ное исследование с практикой, естественный экспери­мент позволяет изучать психические процессы и свой­ства личности в естественных условиях трудовой деятельности. Он доступен и несложен для проведе­ния, само исследование нередко дополняется беседой с испытуемым.

Как лабораторный, так и естественный экспери­мент имеют несколько разновидностей. Так, в ряде случаев большое значение имеет ситуационный экс­перимент, в котором в лабораторных или реальных условиях воспроизводятся наиболее важные ситуации, характерные для деятельности оператора. Наибольшее значение имеют ситуации, вызывающие стрессовые психические реакции. Практически лишь в таких условиях можно получить надежные характеристики эмоциональных и волевых качеств специалистов и надежности СЧМ в сложных условиях. Модели стрессовых ситуаций должны отвечать трем условиям: иметь определенную мотивационную направленность, адекватную задачам эксперимента; испытуемые должны субъективно воспринимать их как реальность; должны быть соблюдены этические нормы [15].

Различают также констатирующий и формирую­щий (обучающий) эксперимент. Первый из них направлен на констатацию (подтверждение) имеющих­ся фактов и гипотез. Второй позволяет направленно формировать особенности таких психических процессов как восприятие, память, мышление и пр.; в этом плане он включается в процесс психологической под­готовки операторов. В других случаях эксперимент представляет специально организованное и контро­лируемое обучение тем или иным действиям.

В некоторых случаях эксперимент может проводиться по типу лонгитюдного (от англ. longitude — долгота) исследования. Оно представляет длительное и систематическое изучение одних и тех же испытуемых, позволяющее определить диапазон возрастной и индивидуальной изменчивости фаз жизненного или трудового цикла человека. Первоначально такое исследование применялось в детской и возрастной психологии. Его применение в инженерной психологии позволяет проследить процесс становления профессионального мастерства, формирования сложных навыков, овладе­ния различными приемами труда и т. п. Организация лонгитюдного исследования предполагает одновременное использование и других методов: наблюдения, опроса, тестирования и пр.

Инженерно-психологический эксперимент должен отвечать основным требованиям, предъявляемым к любому научному эксперименту: нацеленность на про­верку определенной гипотезы, точность дозировки и регистрации изучаемых явлений, создание сравнимых условий, устранение побочных факторов. Последнее требование имеет особенно большое значение для естественного эксперимента, поскольку при его проведении имеет место наличие неконтролируемых факторов, то есть факторов, причина которых не может быть устранена или количественно определена. Данное обстоятельство необходимо учитывать при анализе и интерпретации полученных результатов.

 

6.2. Физическое моделирование деятельности
оператора

 

Разновидностью лабораторного инженерно-психо­логического эксперимента является физическое моде­лирование деятельности оператора. Оно заключается в замещении реальной деятельности оператора ее модификацией. Это замещение осуществляется с помощью специальных моделирующих устройств, в роли которых могут выступать имитаторы, макеты, испытательные стенды и т. п. Основное требование к физическим моделям — возможно более полное воспроизведение психологической структуры деятельности оператора, а не только ее чисто внешняя имитация, как это, к сожалению, иногда бывает.

Физическое моделирование, являясь разновидностью лабораторного эксперимента и сохраняя все основные его черты, имеет тем не менее и одно существенное различие. Эксперимент зачастую направлен на выявление тех или иных психологических законо­мерностей безотносительно к конкретному виду дея­тельности. При физическом моделировании обычно изучаются «выходные» характеристики конкретной деятельности в конкретных условиях обстановки. Внут­ренние процессы, протекающие в организме челове­ка, отодвигаются зачастую на второй план [167].

Наиболее полно вопросы построения физических моделей и организации физического моделирования деятельности оператора проработаны В.Е. Алексеевым [4, 45]. Физическая модель СЧМ, отвечающая требова­ниям инженерно-психологического подобия создавае­мому оригиналу, позволяет достоверно воспроизвести реальные процессы деятельности оператора в иссле­дуемых режимах и условиях функционирования СЧМ и тем самым решить многие задачи инженерно-психо­логического проектирования. Одной из таких задач является определение количества и состава рабочих мест операторов. Для решения этой задачи примени­мы лабораторные стендовые системы с разветвленной сетью операторских пультов (например, дисплеев и ЭВМ), подключенных между собой в соответствии со структурой моделируемой СЧМ.

Определение количества и состава рабочих мест операторов позволяет перейти к формированию внеш­него и внутреннего облика СЧМ, в котором наряду с художественным конструированием осуществляется принятие основных конструктивно-компоновочных решений по пространственному размещению обору­дования рабочих мест операторов. Поскольку разме­ры и объем используемых технических средств часто входят в определенное противоречие с инженерно-психологическими требованиями, предъявляемыми к конфигурации и пространственным характеристикам рабочего места, необходимым этапом инженерно-пси­хологического конструирования СЧМ является стати­ческое макетирование оборудования. Являясь «пас­сивной» разновидностью физического моделирования (работа оборудования не воспроизводится), статичес­кое макетирование основано на создании технических средств, имитирующих внешний облик рабочего места оператора с сохранением его геометрических размеров и пропорций. В отличие от эскизов, черте­жей и других форм отображения внешнего облика оборудования на плоскости, статический объемный макет является наиболее информативным средством оценки антропометрических характеристик оборудо­вания, что позволяет предотвратить большое количе­ство инженерно-психологических недостатков рабо­чего места, связанных с формированием рабочей позы оператора, досягаемостью и обзорностью элементов, удобством технического обслуживания и ремонта аппаратуры.

Материально-техническим обеспечением этого этапа работ являются как универсальные пространственно-перестраиваемые стенды, так и специально создаваемые для конкретного варианта СЧМ макеты рабочих мест однократного применения, изготовляемые из легко обрабатываемых недорогих материалов (де­рева, фанеры, оргстекла и др.).

Важным этапом создания модели является разра­ботка наиболее рационального варианта размещения средств отображения информации и органов управле­ния на панелях индикации и пультах управления. В ря­де случаев эта задача может быть решена путем ите­рационного формирования вариантов размещения элементов и применения одного из известных инженерно-психологическцх методов априорной оценки и коррекции полученной схемы [10, 73, 173, 184]. Однако в случае сложной полиалгоритмической деятельности оператора в создаваемом образце, а также при исполь­зовании новых средств деятельности, погрешности аналитических методов оценки могут быть недопусти­мо высоки. В этих условиях прибегают к функциональ­ному физическому моделированию операторской дея­тельности. В отличие от статического, функциональный макет оснащается реальными или имитируемыми сред­ствами деятельности, обеспечивающими (при помощи специальных информационно-логических устройств) воспроизведение реальных процессов работы обору­дования и деятельности оператора в соответствии с алгоритмами функционирования создаваемой системы.

Простейшие функциональные макеты пультов выполняются в виде каркасов с установочными ячей­ками и размещаемыми в них модульными блоками, каждый из которых содержит элемент индикации или управления. Модульные блоки, установленные в кар­кас пульта, подключаются к логическим устройствам, блоку питания и коммутируются между собой при помощи быстроразъемных соединений в соответствии с требуемой схемой [2]. За счет возможностей такого макета по оперативной перестройке вариантов разме­щения модульных блоков с элементами индикации и управления имеются условия для отработки топологии лицевых панелей и алгоритмов деятельности оператора на основе реального воспроизведения процессов дея­тельности оператора в экспериментальных режимах.

Конструкторская проработка вариантов рабочих мест операторов транспортных средств (самолетов, автомобилей, тракторов и др.) методами физического моделирования осуществляется при помощи специаль­ных динамических стендов, воспроизводящих визуаль­ную обстановку и механо-акустические факторы дви­жения [12]. Функциональное макетирование рабочих мест на таких стендах предъявляет наиболее высокие требования к качеству имитации отдельных факторов и их комплексной увязке (синхронизации) в интересах обеспечения требуемого подобия физической модели оригиналу.

Создание технических средств для физического моделирования операторской деятельности (макетов оборудования СЧМ) представляет самостоятельную задачу, решение которой требует применения ряда принципов и приемов с учетом специфики моделиру­емой системы.

Для выявления специфики СЧМ необходимо про­анализировать ее назначение, условия применения, предполагаемую структуру организации и функцио­нальные возможности, определяющие особенности и факторы деятельности операторов, которые подлежат воспроизведению в физической модели. В частности, существенно различаются задачи, решаемые при со­здании функциональных макетов рабочих мест опера­торов стационарных (не перемещаемых в простран­стве) и подвижных (транспортных) СЧМ. В первом случае рабочее место оператора размещено неподвиж­но, и информационная модель объекта (управляемого, как правило, дистанционно) воспроизводится в функциональном макете путем обеспечения требуемого набора СОИ и ОУ с заданной топологией их размеще­ния на табло индикации и панелях управления. Обобщен­ная структурная схема функционального макета оборудования стационарной СЧМ приведена на рис. 6.3. Наибольшую сложность при создании такого макета представляет разработка информационно-логических устройств, обеспечивающих функционирование эле­ментов моделируемого оборудования в соответствии с закономерностями работы проектируемой СЧМ.

Подвижные (транспортные) системы предполага­ют размещение рабочего места оператора внутри уп­равляемого объекта (автомобиля, самолета и т. п.), при этом значительную часть информации о движении человек получает визуально, что требует применения специальных средств моделирования и отображения обстановки движения.

Рис. 6.3. Структурная схема функционального макета СЧМ.

 

Эффективность проведения физического модели­рования как сложного и трудоемкого метода исследо­вания СЧМ в значительной мере зависит от качества организации всего комплекса работ. Поэтому все эта­пы моделирующих исследований должны планировать­ся и осуществляться в виде единой целенаправленной системы мероприятий. Общая схема организации работ по подготовке и проведению физического модели­рования показана на рис. 6.4.

Рис. 6.4. Последовательность работ по проведению

физического моделирования.

 

Исследования начинаются с формулировки цели и задач моделирования. При этом определяется объем и характер информации о проектируемой СЧМ, необ­ходимой для конкретного этапа конструкторской раз­работки. Затем приступают к содержательному описа­нию процессов и условий деятельности оператора, в ходе которого с максимально возможной степенью подробности составляется перечень факторов, вклю­чаемых в модель, набор информационных характери­стик исследуемой ситуации и предполагаемая после­довательность действий испытуемого. При разработке описательного сценария моделируемой ситуации уп­равления объектом стремятся создать такие условия, которые способствуют наиболее полному выявлению влияния факторов, находящихся в функциональной связи с исследуемой характеристикой СЧМ.

Результаты содержательного описания процесса деятельности оператора используются для задания требований к техническим средствам физического моделирования и выбора методов оценки подобия со­здаваемой модели. В требованиях к техническим сред­ствам отражаются сведения:

■ о необходимом наборе и характеристиках средств ото­бражения информации и органов управления, используе­мых для компоновки рабочего места оператора в функци­ональном макете;

■ о характеристиках объекта управления;

■ о характеристиках среды обитания на рабочем месте опе­ратора и степени необходимой подробности их имитации;

■ о функциональных зависимостях между факторами мо­делируемой ситуации;

■ о параметрах деятельности и функционального состоя­ния оператора, подлежащих регистрации в ходе модели­рования.

На основе перечисленных сведений осуществля­ется разработка функциональной схемы технических средств модели, определяется состав необходимого оборудования. Принимаются решения о необходимос­ти использования управляющих вычислительных ма­шин, создания информационно-логических устройств со специализированными функциями и уникальных исполнительных элементов-имитаторов для воспроиз­ведения отдельных факторов и условий ситуации.

После детального рассмотрения, оценки и коррек­ции общей функциональной схемы технических уст­ройств проводятся работы по изготовлению, компоновке и монтажу стендового оборудования физической моде­ли СЧМ. Для используемых вычислительных устройств модели осуществляется разработка и отладка про­граммно-математического обеспечения их функциони­рования. Важным этапом технических работ является оснащение экспериментального стенда системой дат­чиков и регистрирующих устройств. Подробно эти вопросы рассмотрены в главе X.

Законченная физическая модель отлаживается и комплексно проверяется на функционирование, при этом наряду с контролем основных характеристик оборудования оценивается и степень ее безопасности для оператора. После завершения работ по созданию тех­нических средств моделирования приступают к подго­товке и проведению эксперимента с помощью создан­ной модели. Эксперимент, как уже отмечалось, включает три стадии: планирование эксперимента, проведение исследования (собственно эксперимент), анализ и об­работка полученных результатов. Методы их проведе­ния ничем не отличаются от описанных ранее.

Позволяя решить целый ряд задач анализа и изу­чения деятельности, физическое моделирование не лишено некоторых ограничений и недостатков, подчас затрудняющих его применение. Одним из существен­ных ограничений физического моделирования являют­ся сравнительно высокие затраты времени и средств на проведение исследований, требующие оценки и обоснования его экономической целесообразности.