Виды моделей, используемых в инженерно-психологических исследованиях и особенности их применения.

Разновидностью лабораторного инженерно-психологического эксперимента является физическое моделирование деятельности оператора. Оно заключается в замещении реальной деятельности оператора ее модификаций. 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 – как можно более полное воспроизведение психологической структуры деятельности оператора, а не только ее чисто внешняя имитация.

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.

При определении количества и состава рабочих мест операторов наряду с художественным конструированием осуществляется принятие основных конструктивно-компоновочных решений по пространственному размещению там оборудования. Поскольку размеры и объем используемых технических средств часто входят в 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 (т. к. 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-психологических методов априорной оценки и коррекции полученной схемы.

Однако в случае сложной полиалгоритмической деятельности оператора, 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. Функциональный макет оснащается реальными или имитируемыми средствами деятельности, обеспечивающими воспроизведение реальных процессов работы оборудования и деятельности оператора.

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. Другим ограничением является отсутствие до настоящего времени завершенной теории и универсальных критериев количественной оценки инженерно-психологического подобия модели деятельности ее оригиналу. Проблематичность разработки таких критериев существенно возрастает именно для рассматриваемых задач конструирования СЧМ, когда модель создается в отсутствие самой системы. Поэтому в обосновании характеристик физических моделей ведущее место продолжают занимать экспертные методы оценки.

Еще одним недостатком физического моделирования является то, что для каждого отдельного случая приходится создавать новую модель, а модели сложных устройств достаточно трудоемки в изготовлении и дороги, вариации параметров модели в этом случае затруднены. Избежать этого в ряде случаев помогает применение полунатурального моделирования. При таком моделировании оператор работает в условиях, максимально приближенных к реальным. Он использует реальные органы управления и средства отображения информации, его рабочее место сконструировано аналогично реальному. Однако уравнения, описывающие состояние технической части системы, моделируются средствами вычислительной техники. Это позволяет оперативно и в широких пределах менять параметры технической части системы и тем самым проводить исследование СЧМ в различных условиях работы.

Трудность создания физической модели состоит том, что она не позволяет из-за технических возможностей полностью воспроизвести все факторы деятельности оператора реальной системы. Одним из путей преодоления этой трудности является прогнозирование наиболее характерных фрагментов процесса функционирования СЧМ с выделением подмножества факторов деятельности, влияющих на ситуацию управления в этом фрагменте деятельности. Модели, воспроизводящие сравнительно небольшое количество факторов деятельности, необходимое и достаточное для адекватного воспроизведения конкретной ситуации управления, называются ситуационными, в отличие от комплексных моделей, ориентированных на полный набор условий и режимов деятельности оператора.

В общем случае создание ситуационной физической модели сводится к разработке технических средств, обеспечивающих воспроизведение в реальном масштабе времени требуемой факторной ситуации. При этом структура и характер модели определяются видом подмножества факторов ситуации и закономерностями межструктурных переходов. Среди различных подмножеств факторов, которые наиболее часто определяют направленность исследуемых ситуаций деятельности, выделяют:

– информационно-логические параметры управления объектом;

– параметры коммуникативных связей в группе операторов;

– пространственно-временные параметры используемых источников информации;

– параметры рабочей среды на рабочем месте оператора и др.

Для построения ситуационной физической модели в каждом конкретном случае выбирается подмножество факторов, определяющих исследуемую ситуацию деятельности оператора, и разрабатывается логико-временная схема варьирования факторных структур. Выбранная схема реализуется при помощи типовых или специально разработанных технических устройств, входящих в состав функционального макета оборудования СЧМ.

В целом физическое моделирование деятельности оператора и его важнейшие разновидности – полунатурное и ситуационное - относятся к числу наиболее информативных методов исследования и оценки СЧМ, позволяющих в значительной мере ликвидировать пробелы в информационном и методическом обеспечении процессов их проектирования.