Специфика методов инженерной психологии

Традиционно выделяемые методы инженерной психологии (см. Основы инженерной психологии, 1986. С. 29-62, а также: Зинченко, Мунипов, 1979. С. 75-76):
1. Организационные методы, обеспечивающие комплексный подход к исследованию СЧМ (главное - не синтез изолированных исследований, а "синтез нового" знания).

• 2. Эмпирические способы получения нового знания:
• психофизиологические методы (исследования или испытания): исследование - раскрывают механизмы и закономерности; испытания - выявляют с помощью тестов соответствие человека и машины;
• физиологические методы (определяют затраты организма, "психофизиологическую цену" успешности в труде);
• наблюдение и самонаблюдение;
• эксперимент (лабораторный, производственный, "формирующий");
• диагностические методы (тесты, анкеты, социометрия, беседы-интервью...);
• приемы анализа продуктов деятельности (хронометрия, циклография, профессиографическое описание, трудовой метод, оценка изделий...);
• метод моделирования (предметное, математическое, кибернетическое, психологическое, статистическое моделирование…) - это наиболее специфичный для инженерной психологии метод, определяемый самим характером работы человека-оператора, взаимодействующего не столько с реальным объектом, сколько с его информационной моделью.

3. Приемы обработки данных (количественные и качественные); математические способы (статистическая обработка, определение зависимостей и соотношений); разновидность математических методов - имитационные (моделирование с помощью ЭВМ отдельных трудовых процессов и труда в целом).
4. Способы интерпретации данных - в контексте целостного, системного подхода.
Поскольку метод моделирования является наиболее специфичным для инженерной психологии, есть смысл рассмотреть его более подробно. Как уже отмечалось, необходимость учета специфики взаимодействия человека с техникой (дистантность работы с объектом управления, работа с образными моделями и др.) определяет и специфичность методов. Это - методы моделирования деятельности оператора в системе "человек - машина". Как отмечает Б.А. Смирнов, сущность метода моделирования - "изучение деятельности и построение на основе этого изучения психологической, математической или статистической модели" (см. Хрестоматия по инженерной психологии, 1991. С. 60). Заметим, что модель не должна "воспроизводить" весь моделируемый объект, а лишь наиболее существенные элементы, связи и отношения, что и позволяет в более простом и доступном виде выделять и анализировать достаточно сложные объекты.
Б.А. Смирнов выделяет следующие виды моделирования деятельности оператора (см. Хрестоматия по инженерной психологии, 1991. С. 60-63):
1. Психологическое моделирование - это замещение реальной деятельности некоторой ее модификацией (через имитаторы, макеты, испытательные стенды). Выделяется два основных вида психологического моделирования: а) внешнее воспроизведение, имитация деятельности и рабочего места оператора; б) воспроизведение характерных сторон деятельности без внешнего сходства (например, моделирование групповой деятельности по гомеостатической методике, например, когда несколько человек в разных душевых кабинках купаются и им необходимо так отрегулировать воду, чтобы всем было хорошо… - внешне это никак не похоже на "настоящую" работу операторов, но по сути моделирует сложные отношения в бригаде операторов).
2. Математическое моделирование - исследование деятельности с помощью математических моделей (через формулы, неравенства, закономерности), когда такая модель ставится в соответствие реальному процессу труда.
3. Статистическое (имитационное) моделирование - имитация деятельности оператора при помощи ЭВМ (с учетом воздействия и просчета различных факторов, включая и прогнозирование случайных факторов).
Достоинства статистического моделирования: по сравнению с психологическим моделированием появляется возможность его применения на любых стадиях проектирования СЧМ (когда еще реальной деятельности нет и как бы нечего "имитировать"); по сравнению с математическим моделированием - возможность учета основных психофизиологических закономерностей деятельности оператора (математика предлагает лишь абстрактные модели, где "соответствие реальному процессу" лишь предполагается).
Недостатки статистического моделирования: метод статистического моделирования - "численный и поэтому результаты, полученные при таком моделировании, соответствуют определенным начальным условиям и исходным данным" (не учитывается изменчивость этих условий и данных). Поэтому "для других условий моделирование необходимо проводить заново" - отмечает Б.А. Смирнов (Хрестоматия по инженерной психологии, 1991. С. 61-62).

• Значимость разных методов моделирования на разных этапах проектирования СЧМ:
• на первых этапах - преимущество за методами математического и статистического моделирования;
• на более поздних - за психологическим моделированием;
• на этапе эксплуатации лучше исследовать деятельность оператора в реальных условиях (иногда ценным оказывается и математическое моделирование).

 

6.3. Особенности и классификация систем "человек - машина" (СЧМ). Показатели качества СЧМ

Разными авторами предлагается общее представление о системе "человек - машина" (СЧМ) (см. Основы инженерной психологии, 1986. С. 63-70; Зинченко, Мунипов, 1979; Зинченко, Мунипов, 1995 и др.). Система (в общей теории систем) - это "комплекс взаимосвязанных и взаимодействующих элементов, предназначенных для решения единой задачи ". Система нередко рассматривается как некий "организм", состоящий из отдельных органов. Интересно, что еще Н.А. Бернштейн говорил о том, что именно задача строит функциональный орган, таким образом - единая задача, общая цель строит систему.
Выделяются различные критерии классификации СЧМ:
А. По степени участия в работе системы человека: 1) автоматические (работающие практически без человека); 2) автоматизированные (человек работает вместе с техническими средствами); 3) неавтоматизированные (человек больше работает без применения сложных технических средств).
Б. По целевому назначению: 1) управляющие (основная задача - управление машиной или комплексом); 2) обслуживающие (человек контролирует состояние машины, ищет неисправности, осуществляет настройку); 3) обучающие (тренажеры, технические средства обучения - ТСО); 4) информационные (радиолокационные, телевизионные и т.п.); 5) исследовательские (моделирующие установки, макеты).
В. По характеристике "человеческого звена" ("человеческого фактора"): 1) моносистемы (1 человек - например, пилот или оператор станков с ЧПУ); 2) полисистемы (несколько человек, бригада), где выделяются: "паритетные" (когда все операторы работают "на равных") и иерархические (с четкой соподчиненностью операторов).
Г. По типу взаимодействия человека и машины: 1) непрерывное, постоянное (например, система "водитель - автомобиль"); 2) частичного, стохастического (например: система "оператор - компьютер, ЭВМ", "наладчик - станок с ЧПУ"); 3) эпизодическое взаимодействие.
Д. По типу и структуре машинного компонента в СЧМ: 1) инструментальные СЧМ (неотъемлемый компонент системы - инструменты и приборы, которые отличаются высокой точностью выполняемых самим человеком операций, т.е. важна роль самого человека); 2) простейшие человеко-машинные системы (включают стационарные и нестационарные технические устройства); 3) сложные человеко-машинные системы (включают целую систему взаимосвязанных аппаратов, различных по своему функциональному назначению); 4) системотехнические комплексы (часто система расширяется до "человек - человек - машина" - это как некая иерархия более простых систем).
Традиционно выделяются следующие показатели качества систем "человек - машина" (СЧМ).
1. Важнейшей характеристикой СЧМ является ее "эргономичность". В целом эргономичность СЧМ предполагает: а) управляемость системы (социально-психологические и психологические характеристики; возможность контролировать систему); б) обслуживаемость (соответствие физиологическим и психофизиологическим характеристикам оператора); в) освояемость (соответствие системы антропометрическим характеристикам оператора); г) обитаемость (соответствие гигиеническим требованиям).

• 2. Основные показатели работы систем "человек - машина":
• быстродействие (определяется временем прохождения информации по замкнутому контуру "человек - машина", т.е. время, отсчитываемое от момента приема сигнала до реакции на сигнал);
• надежность и точность работы оператора (степень вероятности правильного решения задач оператором);
• своевременность решения задачи (как вероятность того, что поставленная задача будет решена вовремя, т.е. не позже установленного времени);
• безопасность труда оператора (как снижение вероятности травм и аварий);
• степень автоматизированности СЧМ (как относительное количество информации, перерабатываемой автоматическими устройствами);
• экономические показатели (полные затраты на проектирование, создание и эксплуатацию СЧМ).

Заметим, что по всем этим показателям возможно производить достаточно точные измерения, что позволяет использовать в инженерной психологии современные математико-статистические средства.
3. Классификация основных условий (элементов), определяющих эффективность труда (см. Зинченко, Мунипов, 1979. С. 319-321):
1) Санитарно-гигиенические условия: освещенность (естественная, искусственная); вредные вещества (пары, газы, аэрозоли); микроклимат (температура, влажность, скорость движения воздуха); механические колебания (вибрации, шум, ультразвук); излучения (инфракрасное, ультрафиолетовое, ионизирующее, электромагнитное, волны радиочастот); атмосферное давление (повышенное, пониженное); профессиональные инфекции и биологические агенты (микроорганизмы, профессиональные инфекции, макроорганизмы - растения, животные...).
2) Психофизилогические ("трудовые") элементы: физическая нагрузка (энергозатраты - в ккал/час; грузооборот за смену - в КГМ); рабочая поза; нервно-психическая нагрузка; монотонность трудового процесса; режим труда и отдыха (внутрисменный, суточный, недельный, годовой); травмоопасность.
3) Эстетические элементы: гармоничность светоцветовой композиции; гармоничность звуковой среды; ароматичность запахов; композиционная согласованность природного пейзажа; композиционная целостность интерьеров рабочих помещений; композиционная согласованность компонентов технологического оборудования; композиционная согласованность компонентов дополняющих объектов (объектов, не несущих функциональной нагрузки; временных объектов); гармоничность рабочих поз и трудовых движений;
4) Социально-психологические элементы: сплоченность коллектива; характер межгрупповых отношений в коллективе (лидерство, производственные конфликты); внепрофессиональные факторы (бытовые условия, семейные отношения).

 

6.4. Оператор в системе "человек - машина" (СЧМ) и общая схема его деятельности. Принятие решений оператором

Для лучшего понимания специфики операторского труда полезно рассмотреть его в ряду других рабочих и инженерных профессий. В.П. Зинченко и В.М. Мунипов выделяют следующую типологию таких работников: 1) работающие с помощью автоматов (рабочие АСУ, операторы); 2) с помощью машин, станков, механизированного инструмента; 3) работающие вручную при машинах и механизмах (подсобные рабочие, грузчики); 4) работающие преимущественно вручную с помощью немеханизированного (ручного) инструмента (ремонт, обслуживание) (см. Зинченко, Мунипов, 1979. С. 126-128):

• Сами операторы (см. выше - первая группа рабочих профессий) подразделяются на следующие основные группы:
• операторы-технологи (непосредственно включены в технологический процесс, работают по четкой инструкции);
• операторы-манипуляторы (управляют различными механизмами-манипуляторами, где машина - усилитель мышечной энергии);
• операторы-наблюдатели, контролеры (различные диспетчеры транспортных систем, АЭС...). Работают в реальном масштабе времени, т.к. готовы и к немедленному реагированию, и к отсроченному;
• операторы-исследователи (используют различные образно-концептуальные модели - это пользователи вычислительных систем, дешифровщики изображения);
• операторы-руководители (управляют не техникой, а другими людьми, в т.ч. и через специальные технические средства и каналы связи).

Выделяют следующие особенности труда операторов в современных условиях:
1) С развитием техники увеличивается число объектов (параметров), которыми надо управлять.
2) Развиваются системы дистанционного управления, человек все больше отдаляется от управляемых объектов - необходимость работать со знаковыми системами (с закодированной информацией).
3) Увеличиваются скорость и сложность производственных процессов - повышенные требования к точности действий операторов, к быстроте реакций и т.п.
4) Постоянно изменяются условия труда (часто это ведет к уменьшению двигательной активности).
5) Повышается степень автоматизации производственных процессов - требуется готовность к действиям в экстремальных ситуациях.
Ю.К. Стрелков выделяет следующие основные режимы работы оператора (см. Стрелков, 1999. С. 5-6):
1) Нормальные условия (оператор просто следит за работой автоматики, не вмешиваясь в технологический процесс).
2) Аварийные ситуации (оператор работает в полуавтоматизированном или механизированном режимах; многое зависит от точности его сенсомоторных действий и умения оценивать ситуацию).
3) Технологический процесс еще идет в заданных пределах, но уже приближается к своим границам (задача оператора - удержать процесс в требуемых технологией параметрах, т.е. задача - стабилизировать управляемый процесс).
4) Оператор строит режим работы установки самостоятельно, но на новой основе (задача - расширение возможностей эксплуатационной системы, экономия материальной части, энергии и собственных сил).
Общая схема (и основные этапы работы) деятельности оператора СЧМ выглядит следующим образом:
1. Прием, восприятие поступающей информации, где выполняются следующие основные действия: обнаружение сигнала; выделение наиболее важных сигналов; расшифровка и декодирование информации; построение предварительного образа ситуации.
2. Оценка и переработка информации (в основе - сопоставление заданных и текущих режимов работы СЧМ), предполагают выполнение следующих действий: запоминание информации; извлечение из памяти нормативных информационных образцов; декодирование информации.
3. Принятие решения (во многом зависит от имеющихся альтернатив - от "энтропии множества решений"). При этом важную роль играет выделение оператором критерия правильного решения (критерия выбора одной из альтернатив), соответствующего представлениям оператора о цели и результате своей работы.
4. Реализация принятого решения, которая во многом зависит от готовности оператора быстро, на уровне автоматизма выполнять сложные действия в экстремальных условиях. Для поддержания такой (автоматизированной) готовности важную роль играют специальные занятия на тренажерах, где моделируются различные экстремальные ситуации.
5. Проверка решения и его коррекция (по возможности).
Особую роль в анализе операторского труда играет понимание сущности и концептуальной схемы принятия решений. "Принятие решений необходимо в ситуации, которая характеризуется неопределенностью, когнитивной сложностью и временным дефицитом. Степень неопределенности зависит от недостатка информации. Снабдив пилота информацией, можно свести неопределенность до нуля", - отмечает Ю.К. Стрелков (Стрелков, 2001. С. 142). "Когнитивная сложность задачи, возникшей перед пилотом, определяется числом дискриминаторов и операторов в алгоритме, который описывает решение задачи. Например, задача с тремя признаками может быть описана алгоритмом с тремя дискриминаторами и тремя операторами. - Пишет далее Ю.К.Стрелков. - Временной дефицит - это задача, которая характеризуется сложностью и неопределенностью, и которая требует соответствующего времени для решения, но если человек не располагает требуемым резервом времени, он не сможет выполнить задачу" (Там же. С. 142).
Само принятие решений - это "когнитивный процесс, протекающий на ярком эмоциональном фоне", т.е. это "горячий когнитивный процесс" - по И. Джпанису и Л. Манну (см. Стрелков, 1999. С. 115). "Важной характеристикой проблемной ситуации является стресс, - отмечает Ю.К. Стрелков. - Полетная задача может взаимодействовать с теми проблемами, которые лежат за пределами полета. Если их взаимодействие приводит к конфликту или когнитивному диссонансу, то в ситуацию вводится дополнительный компонент стресса, который суммируется со стрессом, уже имеющимся к моменту возникновения аварийной ситуации. К увеличению стресса может привести и сама трудность решаемой задачи" (Стрелков, 2001. С. 142).

• Ю.К. Стрелков выделяет следующие основные стратегии поведения в условиях принятия решения:
• "сделать вид, что ничего не случилось";
• применить стиль поведения, который всегда выручал в трудной ситуации;
• избегая решительных действий, которых требует назревшая ситуация, "реализоваться" в областях, где от тебя ничего не зависит;
• озадачившись ситуацией, приступить к сбору информации, необходимой для принятия решения, и делать это так полно, обстоятельно и долго, что в конце концов занятие станет особой самостоятельной деятельностью" (Там же. С. 115-116).

 

• В.Д. Небылицин выделяет следующие основные характеристики надежности операторского труда, важные для более полного анализа его деятельности (см. Хрестоматию по инженерной психологии, 1991. С. 238-248):
• "долговременная" выносливость (сопротивляемость усталости к концу дня и, особенно, при монотонной работе);
• выносливость к экстренному напряжению и перенапряжению (например, при авариях необходимо выполнять максимальный объем работ за минимальные сроки);
• помехоустойчивость (устойчивость внимания);
• спонтанная отвлекаемость (устойчивость ко внутренним отвлекающим факторам, особенно в условиях пассивного наблюдения у операторов-контролеров);
• реакция на непредвиденные раздражители (в случае непредвиденного сигнала иногда наблюдается период "психической рефракторности", когда восприятие сужается и концентрируется лишь на источнике этого раздражителя, не замечая другие важные сигналы);
• переключаемость внимания (сокращение времени на "вхождение" в деятельность по выполнению новой задачи);
• устойчивость к действию факторов среды (температуре, давлению, влажности, вибрации, шуму, ускорению и т.п.).