Инженерно-психологическое проектирование СЧМС

Сущность процесса проектирования заключается в последовательном определе­нии и обосновании облика будущего объекта на основе непрерывной проверки соот­ветствия результатов разработки поставленным требованиям.

Инженерно-психологическое проектирование СЧМС является составной частью процедуры технического (конструкторского) проектирования системы. Инженерно-психологическое проектирование СЧМС — это процедура реализации требований к средствам, содержанию и условиям проектируемой системы, определяемым психо­логическими, физиологическими и гигиеническими особенностями деятельности че­ловека-оператора.

Целью инженерно-психологического проектирования является решение вопросов, касающихся организации взаимодействия человека с машиной в специфической ра­бочей среде и возникающих на всех этапах проектирования СЧМС, а также выявле­ние ограничений, накладываемых объектом управления на деятельность человека.

Предметом инженерно-психологического проектирования является разработка предложений по рациональному построению процессов (способов, алгоритмов, при­емов), средств и условий деятельности в СЧМС с точки зрения обеспечения эффек­тивности и безопасности труда, сохранения здоровья человека-оператора.

Проектирование СЧМС носит комплексный характер и включает в себя ряд эта­пов:

1) разработка технического задания — определение (на основе исходных материа­лов, по результатам эксплуатации систем-предшественников и развития сопутствую­щих отраслей промышленности) возможности участия человека в работе системы, основных видов и условий работы, а также ограничений в деятельности;

2) разработка технического предложения — поиск конкретных решений и их дета­лизация в соответствии с конструкторским замыслом, определение задач системы и

условий их решения и т. д.;

3) разработка эскизного проекта — принятие решения о задачах человека при об­служивании системы, содержании его деятельности, принципах построения инфор­мационной модели, числе и порядке взаимодействия операторов и т. д.;4) разработка технического проекта — отработ­ка конкретных решений о структуре деятельности операторов, оценка их загрузки, конкретизация со­става и организации информационных моделей, подготовка конструкторской документации для из­готовления опытного образца объекта и т. д.;

5) изготовление и испытание опытного образца — оценка и коррекция принятых ранее решений, обо­снование предложений по организации операторской деятельности, целесообразно­сти профотбора и методам подготовки операторов и т. д.

Содержание инженерно-психологического проектирования СЧМС предусматри­вает решение вопросов включения человека в проектируемую систему. Структура инженерно-психологического проектирования представлена на рис. 25-3. На первом этапе ИПП проводится анализ задач, стоящих перед СЧМС. При этом рассматрива­ются статические и динамические характеристики СЧМС, возможные потоки инфор­мации, функции подсистем СЧМС, а также оцениваются возможности человека и технических звеньев системы при решении задач.

На следующем этапе решается вопрос о распределении функций между челове­ком и машиной с учетом их преимуществ по отношению друг к другу и на основе использования частных и, главным образом, обобщенных показателей оптимизации эффективности СЧМС.

Далее проводится анализ функций человека в системе и распределение функций между операторами на основе оценки структуры задач и состава группы операторов, их информационной загрузки, необходимых информационных связей.

Затем осуществляется проектирование деятельности человека-оператора, а именно, определение структуры и алгоритма рабочего процесса, способов выполнения работы, требований к психофизиологическим характеристикам человека, проверки выполне­ния норм деятельности и т. д.; на основании полученных результатов разрабатыва­ются средства отображения информации, органы управления, компоновка рабочего места.

На последнем этапе проводится инженерно-психологическая оценка проекта и сравнение полученных результатов с требованиями технического задания («Основы инженерной психологии», 1986).

Процесс инженерно-психологического проектирования носит циклический харак­тер, что означает наличие возвратных связей, а также поэтапное уточнение и улучше­ние исходного варианта ИПП.

Основной задачей инженерно-психологического проектирования (ИПП) являет­ся проектирование деятельности человека-оператора. Создание новой техники и тех­нологических процессов должно осуществляться с учетом структуры деятельности и обеспечивать для человека возможность качественного ее выполнения на основе про­фессионально значимых психических процессов, состояний и свойств.

Решение задачи проектирования деятельности предполагает обоснование распре­деления функций между человеком и техникой, а также необходимой степени авто­матизации тех или иных звеньев производственного процесса. Автоматизированным устройствам целесообразно передать те функции, которые для человека являются шаблонными, однообразными, связанными с перегрузкой памяти, внимания, мыш­ления, психомоторики. Для определения степени автоматизации деятельности возможно использование количественных методов распределения функций. Один из таких методов заключается в описании целевой функции СЧМС (Зараковский Г.М., Павлов В.В., 1987).

С помощью этой функции может быть определена эффективность работы системы

по достижению поставленной цели. Каждый элемент функциональной структуры СЧМС может быть реализован с помощью различных технических устройств или человека-оператора. Задача распределения функций состоит в том, чтобы для задан­ной функциональной структуры подобрать такой вариант реализации отдельных бло­ков (элементов), который делает эффективность системы максимальной.

На основании проведенного распределения функций между человеком и техникой определяется круг задач, который поручается человеку-оператору. Однако проект дея­тельности сводится не только к перечню задач, но и к описанию психологических «составляющих» и определению в данной конкретной СЧМС условий формирова­ния образа-цели, концептуальной модели (оперативного образа), предвидения хода событий, формирования гипотез и решения, планирования и сигналов обратной связи.

На этой основе определяются виды действий, которые предстоит выполнить че­ловеку, а также решаются вопросы о том, какие действия следует довести до уровня навыка, т. е. намечается программа обучения и тренировки операторов.

Проект должен также предусматривать пути формирования у человека умения планировать собственную деятельность, осуществлять самоконтроль и управление собственными резервами. Предварительное определение возможных вариантов ди­намики и взаимоотношений основных психических процессов необходимо для реше­ния вопроса о выборе технических средств деятельности оператора.

Рассматриваемая схема отражает общий порядок решения задачи проектирова­ния деятельности и в зависимости от ее вида претерпевает те или иные изменения. В существующей литературе имеются примеры проектирования деятельности лет­чика и космонавта, оператора автоматической системы управления технологическим процессом в химической промышленности, оператора судовой энергетической уста­новки (Губинский А. И., Евграфов В. Г., 1977; Береговой Г. Т. и др., 1978; Галактио­нов А. И., 1978).

Для создания информационной модели необходимо определить содержание и форму предъявления необходимой для деятельности информации.

Определение содержания необходимой для оператора информации основывается на сведениях; 1) о составе решаемых операторских задач; 2) о способах их выполне­ния в штатном и нештатном (аварийном) вариантах; 3) о возможных помехах и иска­жениях предъявляемой информации; 4) о вероятном объеме поступающей к операто­ру информации; 5) о пространственно-временных особенностях (и ограничениях) предъявления информации; 6) о длительности рабочих циклов и деятельности в целом.

Источниками перечисленных сведений могут быть материалы конструкторских решений на ранее созданных объектах-аналогах, данные психологического анализа деятельности на этих объектах, требования технического задания на проект, а также характеристики психических процессов и закономерности приема, хранения и пере­работки информации.

Решение вопроса о форме представления информации требует знаний: 1) алфавита кодовых обозначений, которые возможно воспроизвести в конкретной информаци­онной модели; 2) воспроизводимых признаков управляемого объекта (задачи, ситу­ации, процесса); 3) психологических закономерностей восприятия кодовых обозна­чений и перекодирования информации; 4) степени адекватности формы кодирования представлениям оператора об особенностях состояния и динамики управляемого объекта,

В самом общем виде проектирование информационной модели состоит в обеспе­чении соответствия этой модели психическому содержанию деятельности («Введе­ние в эргономику», 1974).

Психологические закономерности процессов приема и переработки информации человеком определяют содержание некоторых принципов проектирования инфор­мационных моделей, а именно:

- соответствие информационной модели доминирующему оперативному образу;

- интегрирование сигналов в укрупненные оперативные единицы информации;

- учет последовательной организации внимания;

- максимальная разгрузка оперативной памяти;

- обеспечение предвидения ситуации и результатов своих действий;

- максимальное высвобождение внимания для принятия решения;

- минимизация нагрузки на долговременную память, особенно на процесс вспо­минания;

- оптимизация дифференцированного восприятия сигналов;

- обеспечение разнообразия деятельности, достаточного для поддержания опти­мального уровня активности (бодрствования);

- обеспечение человека эффективной обратной связью о результатах его управляю­щих воздействий.

Перечисленные инженерно-психологические принципы являются неформальны­ми, — решать задачу проектирования информационных моделей необходимо с учетом конкретных условий и взаимосвязей всех компонентов операторской деятельности.

Создание благоприятных условий пребывания оператора на рабочем месте (фак­торов рабочей среды) проектируемого объекта основывается на знании; 1) физиолого-гигиенических и психофизиологических особенностей профессиональной деятель­ности на действующих объектах-аналогах; 2) психологических и физиологических механизмов воздействия факторов рабочей среды; 3) возможных средств и методов защиты человека от неблагоприятного воздействия экстремальных значений факто­ров рабочей среды с учетом конструктивных и эксплуатационных особенностей кон­кретного рабочего места на проектируемом объекте.

При проектировании рабочей среды следует учитывать, что воздействие факто­ров внешней среды может не только быть причиной нарушения функционального состояния и уровня работоспособности оператора, но и влиять в качестве физиче­ских помех на рабочую деятельность. Например, высокий уровень шума или низ­кая освещенность пульта управления могут создавать эффект маскировки полезно­го сигнала.

Неблагоприятное влияние факторов обитания определяется интенсивностью и продолжительностью их воздействия. При проектировании среды обитания следу­ет учитывать наличие кумулятивных эффектов влияния некоторых факторов, ко­гда нарушение функционального состояния наступает после многократных их воздействий.

Учет факторов рабочей среды при проектировании СЧМС должен производиться с ориентацией на существование четырех уровней решений («Введение в эргономи­ку», 1974).Первый уровень определяет величины параметров, оптимальных для работы че­ловека (нормативы коммунальной гигиены) — при неопределенно долгом действии факторов не возникает функционального напряжения механизмов компенсации.

Второй уровень — эксплуатационные нормы (на которые ориентируются при про­ектировании СЧМС); предполагается определенное функциональное напряжение механизмов компенсации при ограниченном сроке пребывания человека в данных условиях (с учетом многократного воздействия).

Третий уровень — предельно-допустимые нормы, которые используются при эпи­зодическом пребывании человека в экстремальных условиях с учетом возможности временного снижения уровня работоспособности.

Четвертый уровень определяет предельно переносимые величины факторов, при которых обеспечивается жизнь человека при минимальной трудовой деятельности; этот уровень используется только для аварийных ситуаций.

Способы защиты от неблагоприятных факторов в зависимости от конкретной си­туации могут быть активными (воздействие на источник неблагоприятного фактора, его ликвидация) и пассивными (изоляция источника неблагоприятных факторов от среды, где находится человек, использование индивидуальных средств защиты — спецодежды и спецснаряжения, ремней безопасности, индивидуальной вентиляции, шумозащитных шлемов и т. п.). Недостатком индивидуальных средств защиты явля­ется возможное ограничение подвижности оператора, воздействие дополнительной тяжести и т. п. Поэтому при проектировании условий рабочей среды следует соче­тать разные способы защиты оператора от неблагоприятных факторов.

В процессе проектирования рабочего места оператора необходимо предусмотреть решение следующих основных задач:

- выбор целесообразного рабочего положения (сидя, стоя);

- размещение СОИ и ОУ с учетом их важности и частоты использования, логики процесса управления, обеспечения досягаемости и обзора элементов рабочего места;

- конструктивное оформление рабочего места в соответствии с принципами и тре­бованиями его функционального соответствия психологическим, физиологическим, антропологическим особенностям и возможностям человека;

- соответствие информационных потоков (их объема, формы, скорости подачи и т, д.) возможностям человека по приему и переработке информации;

- обеспечение условий для кратковременного отдыха операторов в период крат­ковременных перерывов в работе;

- обеспечение функциональных связей между операторами.

Вопросы для повторения

1. Какие основные методологические и теоретические подходы используются при решении задач инженерно-психологического проектирования и в чем заключается их содержание?

2. На основе каких принципиальных положений решается задача распределения функций между человеком и машиной в ходе инженерно-психологического проектирования?

3. Дайте сравнительную характеристику математических методов, используемых в инженерной пси-

хологии.

4. В чем заключаются особенности применения математических методов при решении задач инже­нерно-психологического проектирования?

5. Что из себя представляют инженерно-психологические требования к СЧМС, для решения каких

задач необходим их учет и на какие группы можно классифицировать эти требования?

6. В чем заключаются основные инженерно-психологические требования к средствам отображения

информации?

7. Какие инженерно-психологические требования предъявляются к органам управления СЧМС?

8. В чем заключаются общие инженерно-психологические требования к организации рабочего ме­ста оператора?

9. Какими принципами следует руководствоваться при проектировании взаимного расположения

СОИ и ОУ в зоне деятельности оператора?

10. Что является предметом инженерно-психологического проектирования СЧМС и каковы этапы и содержание его проведения?

11. В чем заключается задача проектирования деятельности человека-оператора?12. Какие сведения необходимо использовать при проектировании информационных моделей и на каких принципах должен быть основан этот процесс?

13. В чем заключается работа по инженерно-психологической оценке СЧМС на различных этапах проектирования системы?