Эргономика как научная дисциплина

ЭРГОНОМИКА

Конспект лекций

Для студентов направления 040400 «Социальная работа»

Составитель: Тычкин П.Б.

Томск 2011

Эргономика как научная дисциплина

1.1. Объект и предмет изучения
эргономики

Эргономика — научная дисциплина, комплексно изучающая че­ловека (группу людей) в конкретных условиях его (их) деятель­ности, связанной с использованием машин (технических средств). Человек, машина и среда рассматриваются в эргономике как слож­ное, функционирующее целое, в котором ведущая роль принадле­жит человеку. Эргономика является одновременно и научной, и проектировочной дисциплиной, так как в ее задачу входит разра­ботка методов учета человеческих факторов при модернизации действующей и создании новой техники и технологии, а также со­ответствующих условий труда (деятельности).

Интерес к системам «человек — машина» возник в середине XX в.; он обусловлен тем, что в качестве объектов технического проектирования и конструирования стали все чаще выступать раз­личного рода сложные системы управления производством, транс­портом, связью, космическими полетами и т. п., эффективность функ­ционирования которых во многом определяется деятельностью включаемого в них в качестве ведущего звена — человека. Сочета­ние способностей человека и возможностей машины (или совокуп­ности технических средств) существенно повышает эффективность управления. Несмотря на совместное выполнение функций управ­ления человеком и машиной, каждая из двух составляющих этой сложной системы подчиняется в работе собственным, свойственным только ей закономерностям, причем эффективность функционирова­ния системы в целом определяется тем, в какой степени при ее созда­нии были выявлены и учтены присущие человеку и машине особен­ности, в том числе ограничения и потенциальные возможности.

Эргономические исследования подчинены задачам проектирования, их результаты отличаются от традиционных научных знаний тем, что ориентированы главным образом не на познание, а на преобразовательно-проектное действие. Основываясь на многообразии практических и проектных задач, эргономические исследования имеют собственную логику. Например, результатом относительно простого эргономического исследования скорости считывания зрительной информации является не отвлеченная характеристика восприятия человека, она всегда — функция типа устройства, с помощью которого отображается информация. Оптимальный режим считывания определяется исходя как из общих закономерностей восприятия информации человеком, так и из конструктивных особенностей технических компонентов системы, в которой он работает.

Изучение антропоморфного моторного поля также показывает различие эргономического подхода и подходов наук, методы которых используются в эргономических исследованиях. Определение моторного поля (скажем, при движении рукой) в прикладной антропологии осуществлялось простым измерением дуг, описываемых рукой при стандартных положениях тела испытуемого. Имитация специальной задачи (включение-выключение тумблера, связь движения со зрительной сигнализацией) позволила получить иные характеристики моторного поля. Изменились его структура и размеры, геометрия приняла не метрический, а топологический характер. В моторном поле фиксируется уже не только область пространства, а "пространство — движение — время", включенные в двигательную задачу. Это "живое пространство с колышащимися границами", способное к изменению. Н. А. Бернштейн уподоблял такое пространство паутине на ветру.

Эргономика не изучает рабочую среду и другие ее виды как таковые, это предметы других наук. Для эргономики важно влияние среды на эффективность и качество деятельности человека, его работоспособность, физическое и психическое благополучие. Эргономика определяет оптимальные величины средовых нагрузок — как по отдельном показателям, так и в их сочетании. Взаимосвязанное эргономическое проектирование систем "человек — машина" и "человек — среда" — непреложное требование оптимизации деятельности человека и ее условий, характерное для эргономики.

Объектом изучения эргономики является система "человек — машина", а предметом — деятельность человека или группы людей с техническими средствами. В литературе можно встретить словосочетание система "человек — машина — среда". Такое представление системы некорректно, так как среда, по определению, не включается в нее, а противостоит ей. Кроме термина система "человек — машина", используются и другие: "эргатическая система", система "человек — автомат", система "человек — техника", что не меняет сути дела. Система "человек — машина" относится к числу основных понятий эргономики, в котором фиксируются существенные признаки данного класса объектов. Это абстракция, а не физическая конструкция или тип организации.

В целостном образовании, каковым является система "человек — машина", эргономика вычленяет и решает проблемы распределения функций в системе, соотношения деятельности человека с функционированием технической системы и ее элементов, распределения и согласования функций между людьми при выполнении рабочих задач, а также проектирует или организует деятельность человека или группы людей с техническими системами и ее элементами, обосновывает требования к указанным средствам деятельности и условиям ее осуществления, разрабатывает методы реализации этих требований в процессе проектирования и использования систем.

Общая цель эргономики формулируется как единство трех аспектов исследования и проектирования: удобство и комфортные условия эффективной деятельности человека, а соответственно и эффективное функционирование систем "человек — машина"; сохранение здоровья и развитие личности. В конкретном исследовании и проектировании тот или иной аспект может превалировать. Однако общая цель реализуется через совокупность и взаимодополняемость указанных аспектов.

Переход от технических систем к системам "человек — машина" связан с созданием больших систем и развитием системотехники, в соответствии с представлениями которой человек выступал в качестве элемента "среды" системы. Человек, согласно принципам, развивавшимся в системотехнике, рассматривался наряду с машинами как материальный (бездушный) элемент, реализующий те или иные функции системы или ее элементов; о нем говорили как о канале связи, блоке переработки информации, передаточной функции и т. п. Проблема, с которой столкнулись инженеры, формулировалась примерно так: без человека нельзя обойтись в проектах больших систем, а с включением его дьявольски сложно их разрабатывать. Был найден несколько лукавый, не очень оригинальный и не обременительный для инженеров выход — предельно упростить человека и сделать его сравнимым с техническими элементами систем. При таком "новом" повороте в инженерной деятельности, естественно, не изменились общие представления о больших системах, остались прежними методы и средства их изучения и проектирования. Задача формулировалась предельно ясно: чтобы наилучшим образом изучать и проектировать сложные системы, функции человека и функции машины должны быть описаны в одних и тех же понятиях. В качестве таковых использовались технические термины. Был сформулирован и идеал: чем меньше делает человек в системе, тем лучше. По поводу всех этих рассуждений Н. Джордан заметил: "Если чем меньше человек делает, тем лучше, то минимум, что он может делать, это не делать ничего".

Системы "человек — машина" исследовались и проектировались как обычные технические системы. Результаты не замедлили сказаться. Они получили принципиальную оценку: "Трудно доказать, что деятельность специалистов в области человеческих факторов в технике, связанная с разработкой и функционированием систем, может что-либо реально изменить. К сожалению, хотя эта дисциплина и вносит полезный вклад в разработку систем, потенциальные потребители исследований человеческих факторов по-прежнему не убеждены в ее полезности". Круг замкнулся, человека уподобили техническим элементам системы, а затем "доказали", что эргономика не может внести ничего нового в разработку систем.

И, тем не менее, нельзя не отметить теоретическую и практическую значимость, в том числе и для развития эргономики, введения понятия системы "человек — машина" и предложенного варианта рассмотрения ее как единого целого на основе принципов и понятий кибернетики и системотехнических моделей. Данный подход оказал такое влияние на эргономику и инженерную психологию, что последнюю до сих пор иногда включают в основные направления технической кибернетики. Однако их отождествление обнажает тупиковый путь дальнейшего развития теории и практики проектирования систем "человек — машина". Каждая из составляющих этой системы подчиняется в своей деятельности и функционировании свойственным ей закономерностям, причем эффективность системы в целом определяется тем, в какой мере при ее создании были выявлены и учтены присущие человеку, машине, предмету деятельности и среде характеристики и особенности.

Человека можно механически втиснуть в техническую систему, и в этом деле инженерам нередко помогают эргономисты, но нельзя создать систему "человек — машина", абстрагируясь от ее социокультурной сущности. Чем более широкое распространение получает практика уподобления людей техническим системам, тем сильнее она встречает сопротивление культуры. Там же, где совершается насилие над культурой, происходят аварии и техногенные катастрофы, не говоря уже о резком возрастании профессиональных заболеваний и числа несчастных случаев. Вместе с тем при такой практике не достигаются эффективность и надежность функционирования систем, на которые рассчитывали проектировщики. Не случайно все чаще говорят об упадке проектного энтузиазма, "усталости" проектирования. Возникло понятие проектной культуры, которая призвана способствовать

совершенствованию профессиональной культуры и творческого самосознания проектировщиков, т. е. обратить внимание на собственную культуру, вместо того чтобы взирать на окружающий мир как на "культуру в бактериологическом смысле слова" (А. Г. Раппапорт).

Являясь естественно-искусственными образованиями, системы "человек — машина" не могут быть полностью созданы в процессе их производства, они включают в свой состав и фрагменты "живой деятельности" (отдельных людей, групп и т. д.), на базе которых и складывается социальная жизнь системы (ничего не меняется и в случае ее асоциальности). Поэтому они не могут проектироваться в традиционном смысле этого слова. Если прежде проект выступал как цель и описание продуктов для изготовления (производства) системы, то теперь он выступает как описание того состояния системы деятельности, которого нужно достичь путем ее организационных изменений. При этом деятельность проектирования и сам проект являются моментами еще более сложной комплексной деятельности — управления развитием деятельности, или социального управления.

Проблема критериев — едва ли не центральная в эргономике. Она конкретизируется как проблема соотношения критериев и показателей, используемых в экспериментальных исследованиях наук, на стыке которых возникла эргономика, и критериев, в соответствии с которыми проектируются и оцениваются системы в реальном мире. А. Чапанис, сформулировавший эту проблему, поясняет ее суть на примере из повседневной жизни Америки. Когда американец решает вопрос о покупке нового автомобиля, какими соображениями он руководствуется? Разве он судит об автомобиле по тому, как он влияет на его кровяное давление, ритмы дыхания и особенности мышления? Вряд ли. И уж совсем не думает о том, как может воздействовать автомобиль на критическую частоту мельканий, на скорость его реакции или на ту предполагаемую величину, которую называют коэффициентом интеллектуальности. Можно предположить с большой уверенностью, что человек сделает свой выбор на основании следующих факторов: внешний вид, наличие запасных частей и возможности обслуживания, цена, удобство управления, экономичность эксплуатации, емкость для багажа, качество хода, приспособления, обеспечивающие безопасность, размеры и скорость.

Обратимся к одному из этих факторов — удобству. Раскрытие его содержания позволит составить первоначальное представление о сложности проблемы соотношения рассматриваемых показателей и критериев. Попробуем ответить на несколько вопросов. Как измеряется удобство и каковы его составляющие? Имеет ли проектирование сидений в соответствии с антропометрическими данными отношение к удобству? Безусловно. А как насчет факторов среды, таких как освещение, шум и вибрации? Являются ли они важными составляющими удобства? Конечно. Входит ли ощущение безопасности в понятие удобства работы человека? Несомненно. Таким образом, удобство — не однозначное понятие, которое может быть определено какой-то одной экспериментальной величиной. Возможный путь постановки проблемы состоит в следующем: каким образом может эргономист отобрать из всех возможных зависимых переменных, которые он может использовать в любом эксперименте, такие переменные, которые будут иметь наибольшую соотнесенность с критериями, используемыми при проектировании и оценке системы человек — машина?

В качестве подхода к решению указанной проблемы применима следующая концептуальная схема. Имея в качестве объекта исследования систему "человек — машина", эргономика изучает определенные ее свойства, которые обусловлены положением и ролью человека в системе. Эти свойства получили название человеческих факторов в технике. Они представляют собой интегральные показатели связи человека, машины, предмета деятельности и среды, проявляющиеся при деятельности человека с системой и ее функционировании, связанные с достижением конкретных целей. Человеческие факторы в технике существуют актуально, т. е. "здесь и теперь", порождаются во время взаимодействия человека и технической системы. В этом смысле они относятся к виртуальной реальности и обладают ее свойствами. Виртуальная реальность оказывается реальнее самой реальности. Виртуальные механизмы, например образы, актуализируясь, воплощаются в последней. Она — источник как эффективного управления, так и неэффективного.

Моделирование виртуальной реальности, возникающей в определенных режимах взаимодействия человека и техники, слабо осуществляется профессионалами при проектировании сложных систем "человек — машина". Виртуальная реальность дает о себе знать каждый раз, когда остаются в неведении относительно возможного ее возникновения в конкретных режимах функционирования систем или не уделяют ей должного внимания в процессе их проектирования. Она жестко напомнила о себе, например, в 25 летных происшествиях самолетов МИГ-23, более 50% которых произошло когда ими управляли летчики 1—2 класса. Не оперируя термином "виртуальная реальность", но вполне определенно фиксируя факт ее возникновения, специалистам удалось выявить истинные причины летных происшествий. Определение характеристик устойчивости и управляемости самолетов данного типа производилось без моделирования виртуальной реальности, возникающей при взаимодействии ощущений и восприятия летчиком усилий и перемещений ручки управления, перегрузки и углового вращения самолета. Анализ порогов чувствительности и психофизиологических законов восприятия неинструментальных сигналов дает право утверждать, что в данном случае мы имеем типичный пример неучета человеческого фактора при проектировании системы управления. Дело в том, что на самолете данного типа в зависимости от скорости и высоты меняются зависимости изменения усилий и перемещения ручки на единицу перегрузки. Более того, по мере увеличения перегрузки требуются меньшие усилия, что антифизиологично.

Человеческие факторы в технике не могут быть сведены к взятым самим по себе характеристикам человека, машины (технического средства), среды. Характеристики и свойства, фиксируемые в понятии человеческих факторов в технике, представляют собой не отдельные изолированные признаки компонентов системы "человек — машина", а являются ее совокупными системными качествами.

По отношению к свойствам — качествам компонентов системы "человек — машина" — человеческие факторы в технике представляют собой качества второго порядка, возникающие как результат интеграции, воплощения в единое целое природных качеств, свойственных среде, предметных качеств, свойственных машине и предмету деятельности, функциональных, а также социальных качеств, присущих человеку. Человеческие факторы в технике относятся к категории "третьих" вещей, естественной технологии или техносов, артефактов, которые, согласно М. К. Мамардашвили, и не идеальные рассудочные сущности, законы, и не физические тела, а что-то третье, которое содержит в себе и вещественность действия (или предметность действия), независимого от нашего сознания и им не контролируемого (мы волей и сознанием не можем имитировать или производить эти действия, они должны этим предметам в нас произвестись). Эти "третьи" вещи не вытекают из законов физики. Из законов физики, к примеру, не вытекает, что мы должны передвигаться колесным образом.

Эргономику интересуют не все возможные "первичные" качества человека, машины, среды, а лишь те, которые определяются положением и ролью человека в системе "человек — машина", — именно потому они называются человеческими факторами в технике.

Человеческие факторы в технике, понимаемые как важнейшие интегральные характеристики системы "человек — машина", представляют собой некоторую суперпозицию исходных показателей или соответственно фиксированные (или динамичные) функциональные связи между элементами и компонентами системы. В структурном аспекте человеческие факторы в технике выступают как основные системообразующие элементы, или таксономические единицы анализа функциональной структуры системы. Однако ее функциональная структура обусловлена не только человеческими, но и организационными, информационными, территориальными и другими факторами. Поэтому выделение человеческих факторов в технике в качестве единиц анализа, т. е. элементов функциональной структуры системы, не исключает выделения в ней, в зависимости от целей анализа, таксономических единиц другого рода.

Человеческие факторы в технике не даны изначально. Они представляют собой искомое, которое может быть найдено лишь на основе предварительного анализа задач системы "человек — машина", функций человека в ней, вида и отличительных черт его деятельности. В результате такого анализа определяется номенклатура человеческих факторов в технике, учет которых необходим в целях создания нормальных условий для деятельности человека и эффективного функционирования системы. Человеческие факторы в технике — это структурные образования различной степени сложности, в этом смысле они представляют собой некоторое временное сочетание сил, способное осуществить определенное достижение. Понятие деятельности служит и теоретической основой приведенной выше трактовки человеческих факторов в технике.

Теоретические представления о природе человеческих факторов в технике позволяют развернуть структурную схему формирования целостной эргономической характеристики системы "человек — машина", которая представляет как бы оборотную сторону проблемы соотношения экспериментальных показателей с критериями, используемыми при проектировании и оценке систем "человек — машина". Эта иерархическая динамическая структура включает несколько уровней, каждый из которых обладает определенной качественной спецификой, не сводимой к механическому объединению ее составляющих. Высший уровень — эргономичность — всегда остается ведущим, но он может реализовать себя только с помощью нижележащих уровней и в этом от них зависит.

Высший уровень рассматриваемой иерархической структуры — эргономичность системы "человек — машина" — взаимосвязан с критериями производительности, надежности, экономичности, экологичности и эстетичности. Эргономичность — это целостность эргономических свойств, к которым относятся управляемость, обслуживаемость, освояемость и обитаемость. Первые три описывают свойства системы, при которых она органично включается в структуру и процесс деятельности человека или группы людей по управлению, обслуживанию и освоению. Происходит это в тех случаях, когда в проект системы закладываются решения, создающие наилучшие условия для удобного, эффективного и безопасного выполнения указанных видов деятельности. Четвертое свойство — обитаемость — относится к условиям функционирования системы, при которых сохраняется здоровье людей, поддерживаются нормальная динамика их работоспособности и хорошее самочувствие. Одним из эффективных путей создания таких условий является устранение или ослабление неблагоприятных факторов рабочей среды (шум, вибрация, излучения, загазованность и др.) в самом источнике их образования в системах, машинах и оборудовании.

Каждое эргономическое свойство представляет определенную целостность человеческих факторов в технике, которые являют собой разные, но взаимосвязанные существенные признаки указанных свойств. Человеческие факторы в технике формируются на основе базовых характеристик: социально-психологических, психологических, физиологических и психофизиологических, антропологических, гигиенических в их соотношении с

Таблица: Структурная схема формирования целостной эргономической характеристики системы "человек — машина"

Целостная эргономическая характеристика	Эргономичность системы "человек — машина"
Эргономические свойства	Управляемость	Обслуживаемость	Освояемость	Обитаемость
Человеческие факторы в технике	Соответствие распределения функций между человеком (группой людей) и машиной оптимальной структуре их взаимодействия при достижении поставленных целей, при которых обеспечивается ведущая роль человека Соответствие конструкции машины (или отдельных ее элементов) и организации рабочего места оптимальной психофизиологической структуре и процессу деятельности в нормальных и аварийных условиях Соответствие содержания задаваемой машиной деятельности по управлению оптимальному уровню сложности и разнообразию действий человека Соответствие задаваемой машиной напряженности деятельности минимальной напряженности, при которой достигается наивысшая эффективность управления Соответствие задаваемых машиной требований к качеству деятельности по управлению оптимальным точностным, скоростным и надежностным возможностям человека Соответствие задаваемых машиной темпов и ритмов трудовых процессов оптимальной временной структуре действий работающих людей	Соответствие конструкции машины (или отдельных ее элементов) оптимальной психофизиологической структуре и процессу деятельности по ее эксплуатации, обслуживанию и ремонту	Заложенные в машине и эксплуатационной документации возможности быстрейшего ее освоения (приобретения необходимых знаний, умений и навыков управления и обслуживания) Задаваемые машиной требования к уровню развития профессионально значимых психофизиологических и психологических функций человека для деятельности как в нормальных, так и в аварийных условиях Задаваемые машиной требования к характеру и степени группового взаимодействия при ее управлении Заложенные в машине возможности для развития и совершенствования профессионально важных качеств	Соответствие условий функционирования машины биологически оптимальным параметрам рабочей среды, обеспечивающим человеку нормальное развитие, хорошее здоровье и высокую работоспособность Уменьшение или ликвидация вредных для природной среды условий функционирования машины

Базовый уровень — возможности и особенности человека (группы людей), факторы среды	Социально-психологические	Психологические	Физиологические и психофизиологические	Антропологические	Гигиенические
Исходные характеристики	Соответствие конструкции машины и организации рабочих мест характеру и степени группового взаимодействия Степень опосредования межличностных отношений содержанием совместной деятельности по управлению машиной	Соответствие машины возможностям и особенностям восприятия, памяти, мышления, психомоторики, закрепленным и вновь формируемым навыкам работающего человека	Соответствие машины силовым, скоростным, энергетическим, зрительным, слуховым, осязательным, обонятельным возможностям и особенностям человека	Соответствие машины размерам и форме тела работающего человека, распределению его веса	Освещенность, вентилируемость, температура, влажность, давление, напряженность магнитного и электрического полей, запыленность, радиация, токсичность, шум, вибрация, гравитационная перегрузка, невесомость

техникой. Исследователям и проектировщикам важно не только знать базовые характеристики и их номенклатуру, но и представлять, как на их основе формируются человеческие факторы в технике, эргономические свойства и эргономичность систем "человек — машина".

Участие эргономистов в разработке систем "человек — машина" и их элементов позволило накопить огромный массив проектных и методических знаний. Эти знания фиксируют единичные случаи таких преобразований и закрепляются в виде общего знания у отдельных специалистов и коллективов. Любые попытки эмпирически систематизировать их, задать в виде перечня правил неминуемо начинают не срабатывать, отставать от обобщаемой практики эргономического исследования и проектирования. Возникает своего рода тупик, возможный выход из которого состоит в установлении и разработке инвариантов сочетания параметров эргономических ситуаций и методов действия, в их уточнении и укрупнении. Однако это предполагает особый тип эргономической деятельности: уже не практическое преобразование систем "человек — машина", не решение конкретной исследовательско-проектировочной задачи, а поиск более общих, в какой-то мере фундаментальных принципов, которые можно было бы представить как особые эргономические знания об изучаемом и проектируемом объекте, о средствах и методах работы с ним.

Обобщения, фиксирующие связи между проектными и методическими знаниями и опирающиеся на опыт многих конкретных преобразований систем "человек — машина" и ее элементов, позволяют создавать руководства и стандарты в области эргономики. Они воспроизводятся во многих странах как бы по одному образцу. Применение же зафиксированных в них связей проектных и методических знаний к преобразованию новых объектов приводит к результатам, зачастую не соответствующим ожиданиям эргономистов, что воспринимается ими как разрыв между их целями и тем, что получается на практике. Разрывы эти, ставя под сомнение определенные составляющие опыта эргономистов, побуждали пересматривать и переструктурировать накопившиеся проектные и методические знания, а в конечном счете стимулировали разработку теории эргономики.

Переход от эмпирического изучения и проектирования системы "человек — машина" к ее теоретическому рассмотрению, точно так же, как движение в обратном направлении, представляет достаточно сложную задачу, не имеющую формальных правил и процедур. Необходимым условием ее решения является методологическая культура исследователей и проектировщиков. Об этом же пишет Д. Мейстер: "Теоретические поиски в области исследования человеческих факторов проводятся на сравнительно низком уровне... Во всяком случае, большая часть теоретических исследований в области человеческих факторов в технике не основана на едином, глубоко обоснованном наборе системных концепций...". Теория в эргономике — это прежде всего теория конкретного, олицетворяющая живую связь теоретических исследований и прикладных разработок. Отсюда и методология, имеющая много общего с той, которую предложил Г. Блумер и которая соединяет собственно научные и "гуманистические" пути и приемы исследования, требующие "интимного знакомства" с изучаемой реальностью. Эргономическая теория — это не просто набор устоявшихся и неизменных понятий, но главным образом поле для творческих поисков. Попытка построить эргономику по образцу естествознания ведет в последовательном проведении к отрицанию самого объекта эргономики. "Существо человека, а следовательно, и общества, или — что то же — истинный объект обществоведения образует та сущая жизнь, которая, совмещая себе реальность с идеальностью, фактическую осуществленность со стремлением к иному, высшему, еще неосуществленному, стоит как бы на пороге между тем, что фактически есть, и тем, что должно быть, и есть живая сила единства того и другого — бытие как объективная реальность творчества и самоопределения".