Реферат: Система человек-машина

ПЛАН.

I. Введение.

II. Основная часть.

1. Особенности классификации системы «человек – машина».

2. Показатели качества системы «человек – машина».

3. Оператор в системе «человек машина».

III . Заключение.

I .Введение

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.

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 стано­вились 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.

Как самостоятельная научная дисциплина инженерная психология начала формироваться в 40-х годах нашего века. Однако идеи о необходимости комплексного изуче­ния человека и технических устройств высказывались рус­скими учеными еще в прошлом столетии.

Русские ученые еще в конце прошлого века предпри­няли попытки разработать научные и теоретические ос­новы учения о труде. Пионером в этой области явился великий русский ученый И. М. Сеченов, который первым поставил вопрос об использовании научных данных о чело­веке для рационализации трудовой деятельности. И. М. Се­ченов занялся изучением роли психических процессов при выполнении трудовых актов, поставил вопрос о формиро­вании трудовых навыков и впервые показал, что в процессе трудового обучения изменяется характер регуляции: функции регулятора переходят от зрения к осязанию. Он ввел понятие активного отдыха как лучшего средства повышения и сохранения работоспособности.

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.

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.

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 осуществляется 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.

II . Основная часть.

1. Особенности классификации системы «человек – машина».

Под системой в общей теории систем понимается комплекс взаимосвязанных и взаимодействую­щих между собой элементов, предназначенный для реше­ния единой задачи. Системы могут быть классифицированы по различным признакам. Одним из них яв­ляется степень участия человека в работе системы. С этой точки зрения различают автоматические, автоматизиро­ванные и неавтоматические системы. Работа автоматиче­ской системы осуществляется без участия человека. В не­автоматической системе работа выполняется человеком без применения технических устройств. В работе автомати­зированной системы принимает участие как человек, так и технические устройства. Следовательно, такаясистема представляет собой систему «человек — ма­шина» .

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

Целевое назначение системы оказывает определяющее влияние на многие ее характеристики и поэтому является исходным признаком. По целевому назначению можно вы­делить следующие классы систем:

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

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

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

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

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

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

По признаку характеристики «человеческого звена» можно выделить два класса СЧМ:а) моносистемы, в состав которых входит один человек и одно или несколько технических устройств; б) полисистемы, в состав которых входит некоторый коллектив людей и взаимодействующие с ним одно или комплекс технических устройств.

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

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

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

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

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

Еще более сложным типом СЧМ являются системотех­нические комплексы. Они представляют собой сложную техническую систему с не полностью детерминированными связями и коллектив людей, участвующих в ее использо­вании. Для систем такого типа характерным является вза­имодействие не только по цепи «человек — машина», но и по цепи «человек — человек — машина». Другими сло­вами, в процессе своей деятельности человек взаимодей­ствует не только с техническими устройствами, но и с дру­гими людьми. При всей сложности системотехнических комплексов их в большинстве случаев можно представить в виде иерархии более простых человеко-машинных си­стем. Типичными примерами системотехнических комплек­сов различного уровня и назначения могут служить судно, воздушный лайнер, промышленное предприятие, вычисли­тельный центр, транспортная система и т. п.

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

Рассмотренная классификация СЧМ не является един­ственно возможной. Примеры иных подходов к решению этой задачи приводятся в специальной литературе.

Однако несмотря на большое разнообразие систем «че­ловек — машина», они имеют целый ряд общих черт и особенностей. Эти системы являются, как правило, динамиче­скими, целеустремленными, самоорганизующимися, адап­тивными.

Системы «человек — машина» относятся к классу слож­ных динамических систем, т. е. систем, состоящих из взаи­мосвязанных и взаимодействующих элементов различной природы и характеризующихся изменением во времени состава структуры и взаимосвязей. Из этого следуют характерные особенности, присущие СЧМ как сложной ди­намической системе:

разветвленность структуры (или связей) между эле­ментами (человеком и машиной);разнообразие природы элементов (в состав СЧМ могут входить человек, коллектив людей, автоматы, машины, комплексы машин и т.д.);

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

автономность элементов, т. е. способность их автономно выполнять часть своих задач.

Системы «человек — машина» относятся также к клас­су целеустремленных систем. В общем случае считается, что система действует целеустремленно, если она продол­жает преследовать одну и ту же цель, изменяя свое поведе­ние при изменении внешних условий. Существен­ной особенностью целеустремленных систем является их способность получать одинаковые результаты различными способами. Системы этого класса могут изменять свои за­дачи; они выбирают как сами задачи, так и средства их реализации. Целеустремленность СЧМ обусловлена тем, что в нее включен человек. Именно он ставит цели, опреде­ляет задачи и выбирает средства достижения цели.

Системы «человек — машина» можно рассматривать и как адаптивные системы. Свойство адаптации заключа­ется в приспособлении СЧМ к изменяющимся условиям работы, в изменении режима функционирования в соответ­ствии с новыми условиями. Для повышения эффективно­сти СЧМ необходимо предусмотреть возможность адапта­ции как внутри самой системы, так и по отношению к внеш­ней среде. До недавнего времени свойство адаптации СЧМ реализовалось благодаря приспособительным' возможностям человека, гибкости и пластичности его поведения, возможности его изменения в зависимости от конкретной обстановки. В настоящее время, как отмечалось в гл. 1, на повестку дня ставится вопрос о создании СЧМ, в кото­рых свойство адаптации реализуется путем соответствую­щего технического обеспечения. Речь идет о создании та­ких технических средств, которые могут изменять свои параметры и условия деятельности в зависимости от теку­щего конкретного психофизиологического состояния чело­века и показателей эффективности его деятельности.

И наконец, системы «человек — машина» можно отне­сти к классу самоорганизующихся систем, т. е. систем, спо­собных к уменьшению энтропии (неопределенности) после вывода их из устойчивого, равновесного состояния под действием различного рода возмущений. Это свойство ста­новится возможным благодаря целенаправленной деятель­ности человека, способности его планировать свои дей­ствия, принимать правильные решения и реализовывать их в соответствии с возникшими обстоятельствами. Спо­собность к адаптации и самоорганизации обусловливает такое важное свойство систем «человек — машина», каким является их живучесть.

Из всего сказанного видно, что рассмотренные особен­ности СЧМ определяются наличием в их составе человека, его возможностью правильно решать возникающие задачи в зависимости от конкретных условий и обстановки. Это лишний раз показывает, что исходным пунктом анализа и описания СЧМ должна быть целесообразная деятельность человека.

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

1. Возможно более полное и точное определение назна­чения системы, ее целей и задач. Это требует, в свою оче­редь, анализа состава и значимости отдельных целей, под­целей и задач; определения возможности их осуществи­мости и требуемых для этого средств и ресурсов; опре­деления показателей эффективности и целевой функ­ции СЧМ.

2. Исследование структуры системы, и прежде всего состава входящих в нее компонентов, характера межкомпонентных связей и связей системы с внешней средой, про­странственно-временной организации компонентов системы и их связей, границ системы, ее изменчивости и осо­бенностей на различных стадиях существования (жизнен­ного цикла).

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

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

На последнем из этих принципов следует остановиться особо. В ряде случаев рамки инженерной психологии не­правомерно суживают, отводя ей лишь роль проектировоч­ной дисциплины. Проекти­ровочная сущность инженерной психологии приобретает в настоящее время решающее значение. Однако только ею не ограничивается проблематика инженерной психологии. Для того чтобы были реализованы все потенциальные воз­можности систем «человек — машина», необходим также правильный учет инженерно-психологических требований в процессе их производства и эксплуатации. Это приводит к необходимости создания единой системы инженерно-психологического обеспечения систем «человек — ма­шина» на всех этапах их жизненного цикла.

Под инженерно-психологическим обеспечением пони­мается весь комплекс мероприятий, связанных с организа­цией учета человеческого фактора в процессе проектиро­вания, производства и эксплуатации СЧМ. Проблема инже­нерно-психологического обеспечения имеет два основных аспекта: целевой и организационно-методический (табл. 3.1). Первый из них связан с непосредственным выполнением работ по учету человеческого фактора на каждом из этапов жизненного цикла СЧМ; его содержание целиком и пол­ностью определяется проблематикой инженерной психо­логии. Второй аспект связан с орга­низационно-методическим обеспечением работ по учету человеческого фактора.

Содержание инженерно-психологического обеспечения СЧМ

Он включает в себя разработку необходимых справочно-методических материалов, с по­мощью которых можно выполнять эти работы, а также разработку нормативных документов, регламентирующих (в частности, утверждающих) степень и полноту учета че­ловеческого фактора при проектировании, производстве и эксплуатации СЧМ.

При отсутствии таких документов проведение работ по учету человеческого фактора не будет являться обязательным мероприятием, и поэтому задача инженерно-психологического обеспечения не может счи­таться полностью решенной.

2. Показатели качества системы «человек – машина».

Любая СЧМ призвана удовлетворять те или иные по­требности человека и общества. Для этого она должна обладать определенными свойствами, которые заклады­ваются при проектировании СЧМ и реализуются в про­цессе эксплуатации. Под свойством СЧМ понимается ее объективная способность, проявляющаяся в процессе эксплуатации. Количественная характеристика того или иного свойства системы, рассматриваемого применительно к определенным условиям ее создания или эксплуатации, носит назва­ние показателя качества СЧМ.

В нашей стране разработана определенная номенкла­тура показателей качества промышленной продукции. Она включает в себя 8 групп показателей, с помощью кото­рых можно количественно оценивать различные свойства продукции. К ним относятся: показатели назначения, на­дежности и долговечности, технологичности, стандартиза­ции и унификации, а также эргономический, эстетический, патентно-правовой и экономический показатели.

Не рассматривая подробно все показатели, остановимся лишь на тех из них, которые влияют на деятельность чело­века в СЧМ или зависят от результатов его деятельности.

Быстродействие (время цикла регулирования T_ц ) опре­деляется временем прохождения информации по замкну­тому контуру «человек — машина»:

k

Т_ц =∑ t_i

i=1

где T_ц — время задержки (обработки) информации в i-м звене СЧМ; k — число последовательно соединенных звеньев СЧМ; в качестве их могут выступать как техниче­ские звенья, так и операторы.

Надежность характеризует безошибочность (правиль­ность) решения стоящих перед СЧМ задач. Оценивается она вероятностью правильного решения задачи, которая, по статистическим данным, определяется отношением

P_пр =1 – m_ош / N

где m_ош и N — соответственно число ошибочно решенных и общее число решаемых задач.

Важной характеристикой деятельности оператора яв­ляется также точность его работы. На этой характеристике следует остановиться особо, ибо в ряде случаев происхо­дит некоторое смешение ее с надежностью. В каче­стве исходного понятия для определения обеих характери­стик используется понятие «ошибка оператора», для расчета обеих характеристик предлагаются одинаковые фор­мулы и т. д. Фактически же надежность и точность пред­ставляют собой различные показатели, характеризующие разные стороны деятельности оператора. Правильное тол­кование обоих этих показателей дается в работе.

Под точностью работы оператора следует понимать сте­пень отклонения некоторого параметра, измеряемого, уста­навливаемого или регулируемого оператором, от своего истинного, заданного или номинального значения. Коли­чественно точность работы оператора оценивается величи­ной погрешности, с которой оператор измеряет, устанавли­вает или регулирует данный параметр:

Y = I_н - I_оп

где I_н — истинное или номинальное значение параметра; I_оп — фактически измеряемое или регулируемое операто­ром значение этого параметра.

Величина погрешности может иметь как положитель­ный, так и отрицательный знак. Понятия ошибки и погреш­ности не тождественны между собой: не всякая погреш­ность является ошибкой. До тех пор пока величина погрешности не выходит за допустимые пределы, она не является ошибкой, и только в противном случае ее следует считать ошибкой и учитывать также при оценке надежности. Понятие погрешности наиболее важно для тех случаев, когда измеряемый или регулируемый оператором параметр представляет непрерывную величину. Так, например, мож­но говорить о точности определения координат самолета оператором радиолокационной станции и т. д.

В работе оператора следует различать случайную и си­стематическую погрешности. Случайная погрешность опе­ратора оценивается величиной среднеквадратической по­грешности, систематическая погрешность — величиной математического ожидания отдельных погрешностей. Ме­тоды их определения приведены в работах.

Своевременность решения задачи СЧМ оценивается вероятностью того, что стоящая перед СЧМ задача будет решена за время, не превышающее допустимое:

Т_доп

Р_св = Р {Т_ц < Т_доп } = © φ (Т) dT,

0

где φ (Т) — функция плотности времени решения задачи системой «человек — машина».

Эта же вероятность по статистическим данным оцени­вается по выражению

Р_св = 1 – m_нс / N

где m_нс — число несвоевременно решенных СЧМ задач.

При определении величин m_ош и m_нс , а следовательно, и при оценке вероятностей P_пр и Р_св не имеет значения, за счет каких причин (некачественной работы машины или некачественной деятельности оператора) неправильно или несвоевременно решена задача системой «человек — ма­шина».

Поскольку большинство СЧМ работают в рамках опре­деленных временных ограничений, то несвоевременное решение задачи приводит к недостижению цели, стоящей перед системой «человек — машина». Поэтому в этих слу­чаях в качестве общего показателя надежности исполь­зуется вероятность правильного (Р_пр ) и своевременного (Р_св ) решения задачи

Р_смч = P_пр Р_{св ,}

Такой показатель используется, например, при приме­нении обобщенного структурного метода оценки надежно­сти СЧМ [см. 31].

Безопасность труда человека в СЧМ оценивается веро­ятностью безопасной работы

n

Р_счм = 1 - ∑ P_{воз I} P_{ош I} ,

i=1

где Р_{воз i} — вероятность возникновения опасной или вред­ной для человека производственной ситуации i-го типа; Р_{ОШ i} — вероятность неправильных действий оператора в i-й ситуации; n — число возможных травмоопасных ситуаций.

Опасные и вредные ситуации могут создаваться как тех­ническими причинами (неисправность машины, аварийная ситуация, неисправность защитных сооружений), так и нарушениями правил и мер безопасности со стороны лю­дей. При этом, в условиях автома­тизированного производства, когда контакт человека с ра­бочими частями машин и оборудования сравнительно неве­лик, большая роль в возникновении опасных и вредных для человека ситуаций принадлежит психофизиологическим факторам. Их влияние также нужно учитывать при опреде­лении показателя Р_бт .

Степень автоматизации СЧМ характеризует относи­тельное количество информации, перерабатываемой авто­матическими устройствами. Эта величина определяется по формуле

K_a = 1 – Н_оп / Н_смч ,

где Н_оп — количество информации, перерабатываемой опе­ратором; Н_счм — общее количество информации, цирку­лирующей в системе «человек — машина».

Для каждой СЧМ существует некоторая оптимальная степень автоматизации (k_{o пт} ), при которой эффективность СЧМ становится максимальной. При этом чем сложнее СЧМ, тем больше потери эффективности из-за неправильного выбора степени автоматизации. Это видно из сравнения кривых 1 и 2 на рис. Оптимальная сте­пень автоматизации устанавливается в процессе решения задачи распределения функций между человеком и ма­шиной.

Зависимость эффективности СЧМ от сте­пени автоматизации: 1 — для простых систем; 2 — для сложных систем

Экономический показатель характеризует полные за­траты на систему «человек — машина». В общем случае эти затраты складываются из трех составляющих: затрат на создание (изготовление) системы С_и ,затрат на подго­товку операторов С_оп и эксплуатационных расходов С_э . По отношению к процессу эксплуатации затраты С_и и С_оп являются, как правило, капитальными. Тогда полные при­веденные затраты в СЧМ определяются выражением

Wсчм=С_э + Е_н (С_оп + С_и ),

где Е_н — нормативный коэффициент экономической эффек­тивности капитальных затрат.

При заданной величине W_счм путем перераспределения затрат между отдельными составляющими С_и , С_оп и С_э можно получить различные значения общей эффективно­сти СЧМ. И, наоборот, заданная эффективность СЧМ мо­жет быть обеспечена с помощью различных затрат в зависимости от распределения их между отдельными состав­ляющими. Методы технико-экономической оптимизации СЧМ (получение заданной эффективности при минимуме W_счм или получение максимума эффективности при задан­ной величине W_счм ) путем перераспределения затрат С_и , С_оп и С_э .

Большое значение при анализе и оценке СЧМ имеют эргономические показатели. Они учитывают совокупность специфических свойств системы «человек — машина», обеспечивающих возможность осуществления в ней дея­тельности человека (группы людей). Эргономические по­казатели представляют собой иерархическую структуру, включающую в себя целостную эргономическую характе­ристику (эргономичность СЧМ), комплексные (управляе­мость, обслуживаемость, освояемость и обитаемость СЧМ), групповые (социально-психологические, психологические, физиологические, антропометрические, гигиенические) и единичные показатели.

С помощью рассмотренных показателей можно оценить одно или несколько однотипных свойств СЧМ. Иногда их может оказаться недостаточно для решения инженерно-психологических задач (например, при выборе одного из нескольких конкурирующих вариантов СЧМ). В этом слу­чае нужно дать интегральную оценку качества системы «человек — машина» как совокупности всех ее основных свойств. Для этого используется понятие эффективности СЧМ, под которой понимается степень приспособленности системы к выполнению возложенных на нее функций. При определении эффективности СЧМ необходимо учесть сле­дующие правила:для получения полной интегральной оценки следует учитывать всю совокупность частных показателей каче­ства СЧМ;

частные показатели должны входить в общую оценку с некоторым «весом», характеризующим их важность в данной системе;

поскольку частные показатели имеют различный физи­ческий смысл и измеряются в разных величинах, они дол­жны быть приведены к безразмерному и нормированному относительно некоторого эталона виду.

При этом следует отметить, что все частные показа­тели с точки зрения их влияния на эффективность могут быть повышающими (надежность, безопасность, своевре­менность и т. п.) или понижающими (затраты, время решения задачи и др.)- Поэтому нормирование производится следующим образом:

для повышающих показателей

Э_i = E_i / E_{max i}

для понижающих показателей

Э_i = E_i / E_{min i}

где Э_i и E_i — соответственно нормированное и абсолютное значение i-гочастного показателя; E_{max i} и e_{min i} — макси­мальное (минимальное) значение

i-гo частного показа­теля, которое имеет существующая или проектируемая аналогичная система.

Эффективность системы представляется как некоторая совокупность частных показателей. Чаще всего применя­ется аддитивная функция

n

Э_счм = ∑ a_i Э_i

i=1

где а_i - — «весовые» коэффициенты, сумма которых должна быть равна единице; n — число учитываемых частных по­казателей.

При выполнении рассмотренных условий величина Э_{c чм} принимает значения в пределах от нуля до единицы и пред­ставляет собой своеобразный «коэффициент полезного действия» системы «человек — машина».

3. Оператор в системе «человек машина».

Как уже отмечалось, независимо от степени автомати­зации СЧМ, человек остается главным звеном системы «человек — машина». Именно он ставит цели перед систе­мой, планирует, направляет и контролирует весь процесс ее функционирования. Поэтому деятельность оператора является исходным пунктом инженерно-психологического анализа и изучения СЧМ. Деятельность оператора имеет ряд особенностей, определяемых следующими тенденци­ями развития современного производства.

1. С развитием техники увеличивается число объектов (и их параметров), которыми необходимо управлять. Это усложняет и повышает роль операций по планированию и организации труда, по контролю и управлению производ­ственными процессами.

2. Развиваются системы дистанционного управления. Человек все более удаляется от управляемых объектов, о динамике их состояния он судит не по данным непосред­ственного наблюдения, а на основании восприятия сигна­лов от устройств отображения информации, имитирую­щих реальные производственные объекты. Осуществляя дистанционное управление, человек получает необходимую информацию в закодированном виде (т. е. в виде показа­ний счетчиков, индикаторов, измерительных приборов и т. д.), что обусловливает необходимость декодирования и мысленного сопоставления полученной информации с со­стоянием реального управляемого объекта.

3. Увеличение сложности и скорости течения производ­ственных процессов выдвигает повышенные требования к точности действий операторов, быстроте принятия реше­ний в осуществлении управленческих функций. В значи­тельной мере возрастает степень ответственности за совер­шаемые действия, поскольку ошибка оператора при выпол­нении даже самого простого акта может привести к нару­шению работы всей системы «человек — машина», создать аварийную ситуацию с угрозой для жизни работающих людей. Поэтому работа оператора в современных чело­веко-машинных комплексах характеризуется значитель­ными увеличениями нагрузки на нервно-психическую дея­тельность человека, в связи с чем по-иному ставится проб­лема критериев тяжести операторского труда. Основным критерием становится не физическая тяжесть труда, а его нервно-психическая напряженность.

4. В условиях современного производства изменяются условия работы человека. Для некоторых видов деятельно­сти оператора характерно ограничение двигательной ак­тивности, которое не только проявляется в общем умень­шении количества мышечной работы, но и связано с преи­мущественным использованием малых групп мышц. Иногда оператор должен выполнять работу в условиях изоляции от привычной социальной среды, в окружении приборов и индикаторов. И если эти устройства спроектированы без учета психофизиологических особенностей оператора либо выдают ему ложную и искаженную информацию, то воз­никает ситуация, которую образно называют «конфлик­том» человека с приборами .

5. Повышение степени автоматизации производствен­ных процессов требует от оператора высокой готовности к экстренным действиям. При нормальном протекании про­цесса основной функцией оператора является контроль инаблюдение за его ходом. При возникновении нарушений оператор должен осуществить резкий переход от монотон­ной работы в условиях «оперативного покоя» к активным, энергичным действиям по ликвидации возникших отклоне­ний. При этом он должен в течение короткого промежутка времени переработать большое количество информации, принять и осуществить правильное решение. Это приводит к возникновению сенсорных, эмоциональных и интеллек­туальных перегрузок.

Рассмотренные особенности операторского труда поз­воляют выделить его в специфический вид профессиональ­ной деятельности, в связи с чем для его изучения, анализа и оценки недостаточно классических методов, разработан­ных психологией и физиологией труда и используемых для оптимизации различных видов работ, не связанных с ди­станционным управлением по приборам.

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.

1. 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.

2. Оценка и переработка 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.

3. 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 множества решений. Если же каждому состоянию объекта могут быть поставлены в соответствие несколько решений, то при расчете энтропии нужно учесть еще и сложность выбора из множества возможных решений необходимого.

4. 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 неинструмеитальным. 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.

На качество и эффективность выполнения каждого из рассмотренных этапов оказывает влияние целый ряд фак­торов. Так, например, 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 оценку и переработку 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.

Выполнение управляющих движений 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 — ее реа­лизацией. Из проведенного описания видно, что получение информации включает в себя как бы два уровня, поскольку текущая информация передается оператору через систему технических устройств. Он, как правило, не имеет возмож­ности непосредственно наблюдать за объектом управления (во всяком случае эта возможность ограничена), а полу­чает необходимую информацию со средств отображения в закодированном виде. С их помощью формируется ин­формационная модель объекта управления.

Поэтому на первом уровне получения информации про­исходит восприятие оператором информационной модели, т. е. восприятие физических явлений, выступающих в роли носителей информации (положение стрелки на шкале из­мерительного прибора, комбинация знаков на экране элек­тронно-лучевой трубки, мигание лампочки, звук и т. п.). После этого на втором уровне осуществляется декодиро­вание воспринятых сигналов и формирование на этой ос­нове некоторой «умственной картины» управляемого про­цесса и условий, в которых он протекает. Такую «умствен­ную картину» в инженерной психологии принято называть концептуальной моделью '. Она дает возможность опера­тору соотнести в единое целое различные части управляе­мого процесса и затем на основе принятого решения осу­ществить эффективные управляющие действия, т. е. пра­вильно реализовать полученную информацию.

Деятельность оператора, как отмечалось в начале дан­ного параграфа, имеет целый ряд специфических особен­ностей. Поэтому успешное ее выполнение предполагает определенный уровень развития психических процессов. Основными из них являются восприятие, внимание, па­мять, представление и др..

До сих пор нами рассматривались общие черты деятель­ности оператора. Однако наряду с ними можно выделить и различные виды операторского труда, каждый из кото­рых характеризуется своими частными особенностями.

Оператор-технолог непосредственно включен в техно­логический процесс. 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) 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 контролера (по сравне­нию с оператором первого типа) несколько упрощены. Опе­ратор-наблюдатель может работать в режиме отстрочен­ного обслуживания. Такой тип деятельности является мас­совым для систем, работающих в реальном масштабе времени (операторы радиолокационной станции, диспет­черы на различных видах транспорта и т.д.).

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. д.

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.

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.).

Рассмотренные ранее общие психологические качества операторов и степень их проявления могут теперь быть дифференцированы в зависимости от вида деятельности оператора. Так, оператору-руководителю в первую очередь необходимы: высокая помехоустойчивость при восприятии слуховой и зрительной информации; способность к аб­страктному мышлению, обобщению, конкретизации, мыш­лению вероятностными категориями; критичность мыш­ления.

В отличие от этого требования к оператору-манипуля­тору будут иные. К ним относятся: высокая чувствитель­ность и помехоустойчивость при восприятии различных видов информации, способность к устойчивой моторной ра­боте в максимальном темпе, высокая мышечно-суставная чувствительность.

Аналогичные требования могут быть разработаны и для операторов других типов. Все их нужно учитывать при проектировании деятельности и профессиональном отборе операторов.

III . Заключение.

Инженерная психология, являющаяся особой науч­ной дисциплиной, пограничной для технических и психо­логических наук, возникла как ответ на нужды научно-технического прогресса. Ее объектом являются системы «человек — машина», а предметом — процессы информа­ционного взаимодействия человека и техники.

Создание новых образцов техники и новых техноло­гических процессов неизбежно сопровождается измене­ниями требований к человеку как субъекту труда; изме­няются орудия и условия труда, формируются новые виды трудовой деятельности. Каждый новый шаг в развитии техники и технологии порождает и новые проблемы, тре­бующие инженерно-психологического исследования. Это значит, что инженерная психология есть наука непрестанно развивающаяся. Ее развитие органически связано с научно-техническим прогрессом. С ходом научно-техни­ческого прогресса роль инженерной психологии возра­стает.

В современном обществе инженерная психоло­гия, как и все другие науки, поставлена на службу чело­веку труда. Главная задача инженерной психологии — это 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. Ее цель — повышение производительности труда путем гуманизации техники и технологии.

Список литературы.

1. Основы инженерной психологии. / под ред. Ломова. М 1986г.

2. А.Н. Леонтьев / Лекции по общей психологии. / М. 2000г.

Лекции по дисциплине безопасность жизнедеятельности и экология

История развития психологии

Основы психологии

Основы проектирования и конструирования

Основы метрологии

Блочно-симметричные модели и методы проектирования систем обработки данных

Общая характеристика проблемы оценки и оценочной функции психики в различных науках и в психологии

Предмет, задачи и структура юридической психологии

Системное автоматизированное проектирование

Базовые сведения о надежности информационных технологий управления

Надёжность функционирования автоматизированных систем

Автоматизация производственных систем

Стандатризация программных средств

Билеты на государственный аттестационный экзамен по специальности Информационные Системы

Автоматизация ВУЗовских библиотек г. Орла

Технический словарь

Основы стандартизации, метрологии и сертификации