Інженерна психологія

Размещено на http://www.allbest.ru/

Вступ

Інженерна психологія як наука, що виникла на стику технічних і психологічних наук, має ознаки цих двох наук. Як психологічна наука вона вивчає психічні і психофізіологічні процеси та властивості людини, які надалі мають бути використані в проектуванні СЛМ. Тобто під цим оглядом розробляються інженерно-психологічні вимоги та рекомендації, врахування яких сприяє пристосуванню техніки та умов праці до людини. Як технічна наука інженерна психологія вивчає принципи і особливості побудови технічних процесів та систем для з'ясування їхніх «вимог».Урешті-решт вирішується проблема взаємної адаптації людини і технічних систем.

1. Особливості проектування систем «людина-машина»

Слід зауважити, що інженерно-психологічне проектування як складний і узагальню вальний процес має ряд специфічних особливостей.

Передусім це циклічний характер інженерно-психологічного проектування (ІПП), зумовлений необхідністю вирішення всіх задач ІПП, але з певною мірою глибини розробки на кожній ні стадій проектування СЛМ, тобто процес ІПП є процесом послідовного уточнення характеристик СЛМ і знаходження її оптимального варіанта.

Друга особливість IПП полягає в тому, що сам процес проектування характеризується комплексністю. Це означає, що в процесі ІПП оптимізуються не окремі характеристики людини і машини, а узагальню вальні характеристики СЛМ,

Ще однією особливістю є те, що структура ІПП доповнює діючу структуру єдиної системи проектування конструкторської документації (ЄСКД), а це сприяє подоланню її обмеженості у врахуванні людською фактора.

Процес проектування і конструювання СЛМ охоплює багатомірність і циклічність вибору, обґрунтування і реалізацію технічних варіантів та художньо-конструкторських рішень. Гаку ж розгалужену структуру має і інженерно-психологічне проектування СЛМ. Організаційно її слід реалізовувати у вигляді системи інженерно-психологічного забезпечення розробки та експлуатації систем.

Структура інженерно-психологічного забезпечення має відповідати структурі ЄСКД, циклам проектування, на кожному з яких вирішуються певні завдання. Процес комплексного проектування СІІМ відображено в таблиці 1.

Проектування починається з аналізу функцій, які забезпечує конкретна система, умов, де функціонуватиме СЛМ, аналогів і прототипів (з метою виявлення специфіки її експлуатації), діючих нормативних матеріалів та інженерно-психологічних вимог і рекомендацій. На основі здійсненого аналізу з'ясовується необхідність проведення додаткових інженерно-психологічних досліджень, їхній характер, забезпечений і терміни. Вся потрібна інформація фіксується в документі « Технічне завдання» для розробки конкретної системи.

На наступних етапах відбувається конкретна розробка різних варіантів інженерно-психологічного забезпечення проектування СЛМ, на яких вирішуються або уточнюються питання розподілу функцій у системі, кількості операторів, алгоритму їхньої роботи, проектування засобів відображення інформації, органів управління та організації робочих місць, розробки необхідної документації, забезпечення відповідних нормальних умов діяльності. Цей пронос має циклічний характер, адже псі ці питання вирішується па кожній з наведених стадій (табл., 1) та кожен раз детальніше, а оцінка варіантів рішення стає більш комплексною. Закінчується комплексне проектування, як правило, оцінкою показників якості функціонування СЛМ -- швидкості, точності, надійності, напруженості роботи оператора та її ефективності. Після розробки даної конструкторської документації, побудови системи і здійснення всього циклу випробувань уточнюють параметри роботи системи, розробляють відповідні інженерно-психологічні вимоги і рекомендації до такого класу систем, їхнього серійною випуску.

Науково-технічний прогрес сучасного виробництва вимагає скорочення періоду розробки складних об'єктів і насамперед оптимізації проектування як одного л важливих і трудомістких етапів загального никлу їхнього виробництва, Останніми роками виникла і ю і роба створення систем автоматизованого проектування (САПІ¹), які на базі сучасних НОМ за короткий термін забезпечують інформаційний пошук, підготовку і перевірку проектних варіантів, імітаційне моделювання різних режимів, станів і умов експлуатації об'єкта і т. п. При цьому с можливість інтеграції САІІР з автоматизованими системами проведення наукових досліджень (АСНД), а також із системами гнучкого автоматизованого виробництва (ГАВ), системами управління технологічними процесами (АСУ 111) і автоматизованими системами управління (АСУ) усім виробничим об'єднанням. Самі САПР варто розглядати не тільки як засоби підвищення продуктивності праці, а і як засоби професійного розвитку суб'єкта діяльності.

Таблиця 1 Стадії процесу комплексного проектування и СЛМ

Стадії проектування	Види комплексного проектування
	Технічне	Інженерно-психологічне	Художнє
1.Технічне завдання	Визначення основного призначення техніки, її тактико - технічних характеристик, показників якості і техніко-економічних вимог до системи	Визначення основного призначення системи, її функцій і режимів роботи. Аналіз аналогів і прототипів і їхня інженерно-психологічна характеристика. Аналіз діяльності людини у діючих аналогічних системах. Розробка плану проведення досліджень. Розробка вимог і рекомендацій на базі діючої нормативної і довідкової інформації	Попередній аналіз проектної ситуації. Аналіз тенденцій художнього проектування аналогічних систем. Формування художньо-конструкторської проблеми і визначення стадій розробки
2.Технічні пропозиції	Аналіз аналогів прототипів. Проведення інформаційно пошукової діяльності. Розробка різних варіантів можливих рішень системи	Уточнення розподілу функцій у СЛМ. Розробка функціональної структури роботи операторів, визначення кількості операторів. Проведення необхідних досліджень. Розробка варіантів рішень СЛМ	Виявлення стильових і композиційно-пластичних тенденцій. Розробка варіантів художньо-конструкторських пропозицій. Побудова об'ємно-просторових схем рішення системи
Ескізний проект	Розробка різних варіантів рішень СЛМ, визначення режимів роботи, основних параметрів і характеристик. Проведення порівняльної оцінки розроблених варіантів	Уточнення розподілу функцій у СЛМ. Проектування технічних засобів діяльності оператора. Попередня оцінка різних варіантів рішення СЛМ з урахуванням факторів виробничого середовища	Вибір необхідних матеріалів і кольорового вирішення. Оцінка різних варіантів рішень
4.Технічний проект	Вибір остаточного варіанта технічного вирішення СЛМ. Розробка необхідних технічних рішень. Комплексна оцінка технічних частин системи і отримання необхідних даних для розробки технічної документації	Вибір остаточного варіанта рішення СЛМ. Уточнення і визначення розподілу функцій у СЛМ. Розробка детальних алгоритмів роботи операторів. Розробка технічних засобів діяльності оператора. Комплексна оцінка інженерно-психологічного рішення СЛМ аналітичними методами моделювання	Вибір остаточного варіанта композиційного пластичного рішення. Деталізація і стилізація форм об'єкта з урахуванням кольорового вирішення. Розробка та оцінка графічних елементів і супроводжувальної документації
5.Робочий проект випробування	Розробка необхідної конструкторської документації для побудови системи. Здійснення необхідних випробувань. Уточнення документації за результатами випробувань. Розробка вимог до транспортування, налагодження, експлуатації і ремонту СЛМ

Процес проектування це один із етапів «життєвого циклу» об'єкта: від виникнення потреби, що має бути задоволена, до утилізації самого об'єкта.

Застосування комп'ютерної техніки суттєво змінює саму технологію проектування як позитивно, так і негативно. Дослідження в цій галузі дали змогу окреслити структуру проектування об'єктів у САПР, яка складається з відповідних підсистем:

1)цілепокладання;

2)пошукового конструювання;

3)структурно-параметричної оптимізації;

4)комплексного випробовування об'єкта за його інформаційними моделями;

5) робочого проектування, випуску документації; 6) модифікації, модернізації та розвитку об'єкту; 7) утилізації самого об'єкта.

Розглянемо докладніше специфіку кожного етапу проектування в САПР.

1. Цілепокладання. На цьому етапі формується концепція мети з урахуванням імовірності її досягнення. Розвиток науково-технічного прогресу пов'язаний з підвищенням ролі науки у вирішенні соціальних і виробничих завдань, зі збільшенням обсягу науково-технічної інформації, складності і суттєвими матеріальними витратами на науково-дослідницькі розробки. При цьому спостерігається значний темп накопичення знань, своєчасність використання яких сприяє швидкій зміні технічних систем і, відповідно, оновленню виробничих сил суспільства. У зв'язку з цим дуже важливим є науково-технічний прогноз як система ймовірних оцінок можливих шляхів розвитку науки і техніки з урахуванням необхідних для цього ресурсів.

Розробка прогнозів має базуватися на вивченні взаємопов'язаних тенденцій розвитку суспільства у різних сферах діяльності людини. Слід зауважиш, що значна кількість подій, а також багато реальних взаємозв'язків не оцінюються кількісно, їх можна відобразити тільки якісними характеристиками. Ось чому людині або певній групі людей має належати провідна роль у визначенні основних шляхів соціальною, культурного й економічного розвитку суспільства, що відповідають соціально -економічним , екологічним, політичним, юридичним, науково-технічним га іншим критеріям оцінки наслідків діяльності людей. У науково-технічному прогнозуванні залежно від призначення і складності об'єкта проектування виділяють декілька рівнів глибини прогнозів (табл. 2). Суттєва різниця між необхідною і фактичною глибиною прогнозів свідчить про актуальність удосконалення процесу проектування сучасних систем.

Таблиця 2 Глибина науково-технічного прогнозування

Об'єкт прогнозування	Не обхідна глибина прогнозів, роки	Фактична глибина прогнозів, роки
Ядерна енергетика	25	10-12
Космічні програми	20-30	10-12
Озброєння	20-25	7-10
Виробництво споживчих товарів	5-10	3-5
Виробництво великосерійних нових технічних засобів (електроніка, хімія тощо)	10-20	5-7
Розробка природних ресурсів	50 і більше	23-25
Розробка автоматизованих систем, систем зв'язку, транспорту тощо	30-50	7-10

Проблемні ситуації, що виникають у процесі цілепокладання стосуються: побудови мети в умовах перенасичення інформаційно не орієнтованих проблемних ситуацій та вибору мети або визначення шляху її дослідження у ситуаціях інформаційно перенасичених.

У першому випадку значна невизначеність пов'язана з новизною проблеми, відсутністю необхідних досліджень, аналогів і прототипів, досвіду експлуатації і проектування подібних об'єктів. Усе це потребує, побудови загальної концепції розвитку подібною класу систем. У другому -- з наявністю багатьох варіантів розвитку системи. Основним завданням цього етапу визначення основних функціональних змінних, які впливають па розвиток об'єкта і його життєвий цикл.

Після закінчення цього етапу розробляється техніко-економічне обґрунтування (ТЕО) створення таких систем :і оцінкою якості і перспектив подальшого їх розвитку, а також складається технічне завдання :і переліком необхідних вимог до них.

Інженерно-психологічне забезпечення цього етану відбувається за двома основними напрямками:

- розвиток інформаційної бази і вдосконалення пошукових систем;

- використання психологічних методів і прийомів інтенсифікації розумової діяльності людини.

Формування мети здійснюється шляхом «занурення» проблемної ситуації в різні бази знань, носіями яких можуть бути не тільки ЕОМ, а й люди з різною спрямованістю і обсягом знань. Основними критеріями оцінки результатів рішення с такі показники, як соціально-економічна значущість, технологічна і конструктивна «зрілість», екологічна захищеність, творча активність і здоров'я суб'єкта діяльності.

2. Пошукове конструювання. Згідно з переліком вимог до системи, відображених у технічному завданні, проводиться її подальша розробка. Ситуації, які опрацьовує проектувальник, можна поділити на такі типи:

- функціонально невизначені;

- конструктивно невизначені;

- технологічно невизначені;

- зовнішньої і внутрішньої адаптації.

Особливістю задач, вирішуваних на цьому етапі, є те, що для них визначена зона пошуку можливих рішень і сформовані вимоги, які обмежують свободу пошуку, тобто простір можливих рішень стає щораз меншим, а мова опису компонентів задачі -- суворішою, і іншою боку, тривають формування мети і визначення її критеріїв оцінки, Гіпотетична, «розмита» модель майбутньої системи наповнюється конкретним змістом, що сприяє розробці структури об'єкта проектування з урахуванням його зовнішньої і внутрішньої адаптації. На цьому етапі визначається так званий конструктивно-технологічний набір, який забезпечує можливість створення об'єкта, а оптимізація його складу і взаємозв'язків вирішується вже на наступному етані.

3. Структурно-параметрична оптимізація. Цей етап пов'язаний з подальшою розробкою проектного рішення з урахуванням можливостей застосування сучасних матеріалів і технологій, техніко-естетичних показників, інженерно-психологічної оцінки. На цьому етапі основний клас задач спрямований на оптимізацію основних параметрів технічного рішення, їх уніфікацію та стандартизацію, вибір матеріалів з урахуванням їхньої сумісності і можливості використання сучасних технологій. Для пошуку оптимального варіанта рішення проектувальник апробує різні сполучення властивостей та характеристик об'єкта і оцінює різні варіанті и конструктивно-технічних рішень.

Крім технічної і математичної розробки даної проблеми, здійснюються роботи зі створення інформаційної підтримки проектувальника за рахунок фонду евристичних прийомів та їх комп'ютерної «підказки». Серед психологічних детермінант значна роль належить принципу наочності, і тому провідними є процеси сприйняття і переробки інформації, її перекодування, розвитку сенсорно-перцептивних функцій на основі постійного накопичення чуттєвого досвіду людини. Формування оптимальних «перцептивних маршрутів», локальних антиципуючих схем сприяє успішному вирішенню даного типу задач. Перцептивний образ -- і як засіб відображення сприйнятої інформації, і як «представник» майбутніх подій -- є не тільки об'єктом перетворення, а й основою побудови дій, що плануються. Тому центральним рівнем психічного відображення у системі когнітивних і антиципуючих процесів є сенсорно-перцептивний рівень переробки інформації. Цей етап характеризується змістовною і комплексною розробкою СЛМ і підготовкою її інформаційних моделей для наступних випробувань.

4. Комплексні випробування об'єкта його інформаційними моделями. На цьому етапі проводяться контрольно-оцінкові дії розроблених проектних рішень методами лабораторних випробувань. Для цього необхідно епюри і и математичну модель об'єкта і визначити програми окремих режимів випробувань, а також забезпечити апаратурний контроль за функціонуванням необхідних параметрів СЛМ. Набір цих параметрів визначається функціональною та конструктивною структурами об'єкта проектування. Завдяки цим випробуванням з'ясовуються не тільки особливості функціонування об'єкта, а й характер і особливості взаємозв'язку і іншими об'єктами або системами упродовж його «життєвого циклу», тобто розглядається питання зовнішньої і внутрішньої адаптації об'єкта проектування і можливості їх оцінки. Діяльність оператора-дослідника, проектувальники цієї підсистеми СЛМ спрямована на розробку програмного забезпечення, на введення необхідних даних, на контроль за процесом автоматизованого випробування об'єкта і внесення необхідних коригуючих дій у цей процес. Психологічні особливості цієї діяльності та її забезпечення відображені н інших працях.

5. Робоче проектування. Випуск документації. Цей етап передбачає уточнення технічного, конструктивного і технологічного рішень з урахуванням можливостей виробників окремих частин об'єкта. В режимі «жорсткого» діалогу з ЕОМ, використовуючи стандартну мову команд, оператор цієї під системи розробляє окремі підпрограми. Його діяльність, з психологічної точки зору, дуже схожа па діяльність оператора підготовки даних і їх введення в ЕОМ. Слід зауважити, що в процесі складання технічної документації аналізуються і вибираються стандарти зо ва пі і нормалізовані рішення, розробляється розрахунково-технологічна карта, формується цифрова модель для виготовлення деталей або цілих вузлів на гнучких виробничих модулях (ГВМ) чи на станках з ЧПУ. Застосування комп'ютерної техніки дало змогу автоматизувати процес переходу під розробки до виготовлення продукції.

6. Модернізація, модифікація І розвиток об'єкта. На основі розробленої робочої документації виготовляється головний зразок об'єкта для дуже складних систем. Ним також може бути і сама система для унікальних систем або невеличка партія об'єктів, якщо передбачено їх багатосерійний випуск.

За підсумками випробувань об'єкта коригується робоча документація і починається її серійне виготовлення. У процесі експлуатації, особливо довготривалої, об'єкт можна модернізувати з метою поліпшення технічних, технологічних, конструкторських, техніко-естетичних, інженерно-психологічних та інших показників. Завдяки модернізації і модифікації можна подовжити «життєвий цикл» об'єкта. Але протягом експлуатації об'єкта загострюються протиріччя між можливостями самого об'єкта і вимогами людини до них. По мірі тривалої експлуатації компенсувати ці протиріччя за рахунок модернізації і модифікації об'єкта вже неможливо, і тому цей об'єкт або система знімається з експлуатації та підлягає утилізації.

7. Утилізація. Методи і засоби утилізації мають бути передбачені ще при розробці технічного завдання з проектування об'єктів, особливо складних соціотехнічних комплексів. На сьогодні це -- дуже складна проблема, яка пов'язана не тільки з утилізацією відходів виробництва і експлуатацією об'єктів (радіаційних, хімічних та інших факторів виробничого середовища), а й з вирішенням питань у соціально-економічній сфері -- працевлаштуванням обслуговуючого персоналу, його перенавчанням.

Утилізація складних соціотехнічних комплексів потребує не менш складних технічних систем, які б забезпечували відповідні екологічні умови знищення шкідливих речовин. Тому під час проектування об'єкта, особливо на стадіях розробки технічних завдань або цілепокладання, слід враховувати те, що негативні явища спричинюються не тільки через аварії та катастрофи під час функціонування СЛМ, а й через припинення використання цих об'єктів, коли залишаються екологічно забрудненими значні території і обслуговуючий персонал потребує нового працевлаштування, налагодження нормальної життєдіяльності його сімей. Таким чином, процес проектування розгортається по спіралі, де формування і задоволення потреб суспільства залежать від рівня досягнень науково-технічною прогресу, економіки, тобто від потенціалу і можливостей суспільства в цілому.

2. Прийняття рішень в діяльності оператора

Процес прийняття рішень може бути алгоритмізованим або пошуковим.

При алгоритмізованому процесі прийняття рішень робота оператора пов'язана з пошуком і оцінкою заздалегідь відомих програм. При пошуковому -- програма рішень операторові не відома, і вона створюється у процесі його трудової діяльності, тому оператор дуже часто обмежений у часі, і запізнення у прийнятті рішень розцінюється як помилка, що може призвести до ускладнення проблемної ситуації або до повного порушення роботи всієї системи. В цих випадках значну роль у діяльності оператора відіграють процеси мислення, основою яких є пошук і відкриття чогось нового.

Мислення -- це активний процес відображення об'єктивного світу в людському мозку у формі суджень, понять і висновків. Розрізняють наочно-образне, словесно-логічне і оперативне мислення. Для діяльності оператора характерний особливий тип мислення -- оперативне мислення.

Оперативне мислення -- це такий шлях вирішення практичних завдань, який здійснюється на основі моделювання оператором об'єктів трудової діяльності, в результаті чого формується суб'єктивна модель передбачуваної сукупності дій, що забезпечують вирішення поставленого завдання. Оперативне мислення охоплює виявлення проблемної ситуації та комплекс її мислитель них і практичних перетворень.

Оперативне мислення має ряд специфічних особливостей. По-перше, це -- єдність процесів сприймання і осмислення ситуації, яка змінюється дуже швидко. Тому процес прийняття рішення зливається з процесом його виконання. проектування інженерний психологічний рішення

По-друге, велика відповідальність за прийняття рішення викликає значне емоційно-вольове напруження, тобто важливою ознакою оперативного мислення є те, що воно протікає в екстремальних умовах і пов'язане з глибокими переживаннями відповідальності. До того ж інформацію оператор отримує з інформаційних моделей, що вимагає її декодування, а це, своєю чергою, потребує від нього значної мислительної активності. Функція декодування полягає в переведенні образу сигналу в оперативний образ об'єкта або керованого процесу. Звідси випливає, що оперативне мислення в основному є образним. Оперативний образ виникає в результаті співвіднесення отриманої інформації з інформацією, яку зберігає в своїй пам'яті оператор. Оперативні образи характеризуються тим, що, по-перше, вони прагматичні, оскільки формуються у процесі дій з об'єктами, під час виконання конкретних практичних завдань і відповідно до них; по-друге, вони адекватні конкретній меті дії і, залежно від самого завдання, умов його виконання і психологічних особливостей людини-оператора, можуть змінюватися, залишаючись адекватними самому завданню управління; по-третє, вони впорядковані, тому що інформація в них структурно організована в єдиний комплекс, у якому окремі складові мають певний взаємозв'язок; нарешті, вони специфічні, адже відображають тільки ту інформацію, котра необхідна для розв'язування конкретного завдання. Слід зауважити, що адекватність образу інформаційній моделі ще не означає його адекватності завданню, що вирішується, оскільки на базі однієї інформаційної моделі можуть виникати різні концептуальні моделі, які породжують різні оперативні образи. Неадекватність оперативного образу тій ситуації, яку він відображає, може зумовлюватися різними факторами як зовнішнього, так і внутрішнього характеру. Це може бути недосконалість інформаційної моделі (її організація, низька ефективність застосування кодів, їх багатозначність тощо) або індивідуально-типологічні особливості оператора, його психічний та функціональний стани тощо.

Оперативні образи, що адекватні ситуації, лежать в основі прийняття оперативного рішення і тому є важливими регуляторами в системі предметної дії оператора. Більше того, за ускладнення умов ефективність використання оперативних образів значно зростає. Роль оперативних образів у загальній схемі предметної дії оператора може бути представлена у вигляді схеми 1.

Схема 1

Розглянемо взаємодію цих блоків.

Від контрольних приладів об'єкта управління до сенсорного входу оператора надходить інформація про стан цього об'єкта. Відповідно до режиму роботи і конкретних умов його реалізації у свідомості оператора складається оперативний образ-еталон, під впливом якого формується певна оперативна готовність, котра орієнтує сенсорний вхід оператора на сприйняття тих параметрів функціонування системи, що є типовими для даного стану системи. Завдяки такому налаштуванню оператор знімає з приладів не абсолютні значення параметрів, а їхні розбіжності (Да) між заданими і фактичними. Ці розбіжності накладаються на образ-еталон і породжують новий оперативний образ -- образ-відхилення, котрий відповідає новій концептуальній моделі, що виникла через зміну стану об'єкта. З цим образом-відхиленням в оператора пов'язана певна загальна схема дій, підсилена конкретними засобами її практичної реалізації. Вибір алгоритму керуючих дій здійснюється під впливом образу-відхилення і його концептуальної моделі (зв'язок Р). Це відбувається в такій послідовності: із загальної схеми дій оператор обирає конкретний алгоритм, який, на його думку, є найбільш адекватним поточному образу-відхиленню. Цей алгоритм він зіставляє з образом-відхиленням (зв'язок у) і в уяві програє його вплив на цей образ. Якшо це оператора задовольняє, то він дає команду моторному виходу (зв'язок 5), який реалізує алгоритм, впливаючи на сам об'єкт управління (зв'язок г\). Коли ж умовний вплив алгоритму не задовольняє оператора, то з образу-відхилення йде повторний сигнал у загальну схему дій, де добирається інший алгоритм, враховуючи попередній досвід. Таким шляхом перебору алгоритмів оператор відбирає оптимальний, який і реалізує, впливаючи тим самим на об'єкт управління. Після цього на сенсорний вхід надходить сигнал зворотного зв'язку про зміни стану об'єкта управління, котрий змінює оперативну готовність оператора відповідно до проведених дій. Розглянутий вище процес обробки інформації і формування керуючих дій повторюється до моменту ліквідації відхилення в системі управління. Наведена схема показує, що предметні дії оператора регулюються низкою оперативних образів, що послідовно змінюють один одного, при цьому кожен із них виконує свою функцію в схемі переробки інформації.

Дослідження механізмів оперативного мислення свідчать, що воно складається з трьох основних компонентів: структурування, динамічного впізнання і формування алгоритму рішення .

Структурування полягає у створенні більш містких одиниць дії завдяки поєднанню елементів ситуації між собою. Це процес аналітично-синтетичної діяльності оператора, в результаті якої елементи завдання організовуються і упорядковуються у структурне ціле, враховуючи особливості їхніх зв'язків і місцерозташування.

Динамічне впізнання -- знаходження складових кінцевої ситуації у вихідній, проблематичній ситуації. Це може бути впізнання підзадачі або впізнання ситуації, яка траплялася раніше, або впізнання в заданій ситуації кінцевого еталону.

Формування алгоритму рішення -- це вироблення принципів і правил рішення, визначення певної послідовності дій.

Виділяють три основні функції оперативного мислення: рішення задач, планування, декодування.

Рішення задач -- це функція, що реалізується за різних і непередбачуваних змін у процесі управління, коли відомі засоби регулювання не спрацьовують. Типова форма її прояву -- це прийняття рішення. Ця функція оперативного мислення вважається основною і детальніше розглядатиметься далі.

Планування зумовлене необхідністю впорядкування та організації дій оператора з управління процесом у нормальних умовах. Результатом планування є уяшіення про послідовність дій, необхідних засобів і часу на їх виконання. Для цього операторові важливо знати закономірності перебігу процесу управління, передбачати послідовність змін стану системи, враховувати ймовірність їхнього прояву. Однією з форм планування є оптимальне планування, за якого обирається оптимальний варіант регулювання системи з кількох можливих на основі їхнього зіставлення.

Сутність функції декодування полягає в переведенні образу сигналу в оперативний образ керованого об'єкта або процесу і пов'язана з тим, що інформація про процес управління на технічних засобах відображається у закодованому вигляді.

На сьогодні в інженерній психології розроблено кілька методів експериментального дослідження оперативного мислення:

- метод самозвіту оператора про послідовність його дій;

- метод реєстрації руху очей;

- метод реєстрації результативності вирішення задач за кількісними характеристиками діяльності оператора (час вирішення, кількість помилок, напруженість роботи тощо).

Застосування цих методів дало підстави виділити основні етапи в структурі процесу прийняття рішень:

- усвідомлення задачі;

- оцінка ситуації;

- оформлення рішення

Оперативне мислення завжди починається з усвідомлення задачі, аналізу ситуації, в результаті чого окреслюється відоме і визначається відшукувань. За змістом цей процес являє собою рух думок оператора від згорнутого формулювання виробничої задачі до детального розкриття її вимог, підзадач.

З формальної точки зору цей мисленнєвий акт являє собою співвідношення мети і засобів аналізу через синтез. У процесі аналізу виділяються нові елементи об'єкта, властивості яких розкриваються через зіставлення (синтез) з іншими. На етапі усвідомлення задачі відбувається розуміння ролі й місця оператора в рішенні загальної задачі управління СЛМ. Воно відбувається через зіставлення змісту цих двох задач, завдяки їх порівнянню. Це допомагає повніше розкрити вимоги до процесу управління та виділити серед них найбільш значущі. Як бачимо, завдяки аналітико-синтетичній діяльності скорочується кількість аналітичних зв'язків між елементами, відбираються і осмислюються лише суттєві з точки зору поставленої задачі, що, своєю чергою, зменшує кількість можливих варіантів рішень.

На другому етапі -- оцінки ситуації -- співвідносяться отримані вимоги задачі з умовами їх виконання.

Сукупність вимог задачі, що вирішується, дає можливість окреслити систему гіпотез, перевірка яких відбувається через зіставлення з ситуацією шляхом перебору умов і ознак, що її складають. Не кожна гіпотеза і створена на ЇЇ основі модель ситуації може сприяти виробленню оптимального рішення. Для оцінки створеної моделі оператор повинен умовно перетворити план дій у реальність і оцінити результат. Якщо результат не задовольняє оператора, він створює нову модель, яка так само оцінюється. В процесі оцінювання ситуації здійснюється перехід під часткових висновків до загальних, які будуть покладені в основу рішення. При отриманні часткових висновків вирішальними є операції узагальнення і абстракції. Думки оператора прямують від фактів до висновків і розгортаються за схемою «аналіз -- синтез». Але отримані висновки потребують уточнення і перевірки за допомогою дедуктивних операцій за схемою «синтез -- аналіз». Процес узагальнення часткових висновків спирається на їх аналіз й здійснюється за схемою «синтез через аналіз». В разі виникнення суперечностей між частковими висновками їх зняття відбувається через зіставлення їхньої значущості і важливості у конкретній ситуації. Таким чином, синтез через аналіз доповнюється синтезом через порівняння.

На етапі оформлення рішення оператор розміщує отримані висновки у певній послідовності шляхом їхньої класифікації, систематизації та розподілу відповідно до пунктів плану рішення.

З системних позицій проблема формування і прийняття рішень умовно має такі аспекти: логіко-психологічний, операціональний, функціонально-динамічний, формалізований.

З логіко-психологічної точки зору процес переробки інформації і прийняття рішень пов'язаний з:

- особливостями формулювання самої задачі;

- пошуком, накопиченням і регулюванням інформації для прийняття рішень;

- виявленням та оцінкою проблемної ситуації;

- побудовою системи гіпотез;

- реалізацією програми дій.

З операціональної точки зору процедура прийняття рішень охоплює інформаційну підготовку і прийняття самого рішення. Інформаційна підготовка складається з зовнішнього та внутрішнього інформаційного забезпечення. Зовнішнє інформаційне забезпечення вирішує питання кількості інформації, форми і темпу ЇЇ подавання операторові. Внутрішня підготовка зводиться до проблеми пошуку, об'єднання та класифікації інформації, побудови поточних образів і концептуальних моделей. Процедура прийняття рішення охоплює операції структурного зіставлення поточних та еталонних образів їхньої побудови, розробку принципів та програми дій.

Функціонально-динамічний аспект пов'язаний із реалізацією комплексу внутрішніх психологічних механізмів, що забезпечують інформаційний пошук і вироблення самих рішень. Система механізмів до сьогодні ще не з'ясована. Вважається, що пошукові програми спираються на структурний аналіз інформації, яка сприймається, а прийняття рішень пов'язане з функціонуванням системи структурних, логічних і ймовірних механізмів. У цілому ж процеси прийняття рішень мають детерміновано-стохастичну природу.

Формалізований опис процедур прийняття рішень складається з кількісного опису вхідних та вихідних даних і формалізованого опису самих процесів. На першому етапі використовується математичний апарат. Так, для формальної побудови гіпотез використовують факторний аналіз, а для їхньої оцінки -- апарат теорії ймовірності, теорії ігор і масового обслуговування. В багатьох випадках застосовують методи теорії інформації. Вирішення другої проблеми складніше. Прийняття рішень завжди індивідуальне і потребує мобілізації всіх можливостей людини і як індивіда, і як особистості, і як суб'єкта діяльності, що визначається інтелектуальним запасом знань, індивідуальними особливостями прояву розумової активності, працездатністю, а також системою соціально зумовлених ціннісних орієнтацій. Процес прийняття рішень (особливо нових, оригінальних) залежить не тільки від соціально-сталих норм і вимог, а й від індивідуального досвіду. Тому людину-оператора необхідно розглядати як систему притаманних йому внутрішніх властивостей, певним чином пов'язану з зовнішнім світом, що відображається в соціальній позиції особистості, її ставленні до довколишнього середовища, самооцінці тощо.

Однією з інтегральних форм опису всіх особливостей людини є стиль її поведінки, стратегія досягнення обраної мети, в яких віддзеркалюються зовнішні (соціокультурні особливості, інтенціональні мотиви, особливості проблемних ситуацій) і внутрішні (якості розуму, особливості прояву інтелектуальної активності) умови діяльності. На думку Д. Брунера, X. Гуднау та Д. Остіна, стратегія належить до моделей рішення з точки зору набуття, збереження і використання інформації, яка сприяє досягненню певної мети. При цьому стратегія не обов'язково пов'язана зі свідомою сферою рішення, вона розглядається як фактична закономірність у прийнятті рішень. Дослідженнями В. М. Бонда-ровської, В. Ф. Венди, Ю. П. Козелецького, Ю. Л. Трофімова було переконливо доведено, що стратегія -- це не тільки форма виявлення певного рівня організації діяльності оператора, а й своєрідний регулятор цієї діяльності. Основу формування стратегій складають психологічні та психофізіологічні особливості людини як індивіда, особистості і суб'єкта діяльності, особливості проблемної ситуації або ситуації задачі, а також особливості умов, у котрих вона вирішується. Кожна стратегія вирізняється не тільки показниками результативності, але й типом психологічної регуляції діяльності оператора.

На формування певного типу психологічної регуляції впливають:

- стильові особливості пізнавальної діяльності, характер прояву яких пов'язаний з особливостями перебігу нервових процесів;

- ціннісно-орієнтаційна спрямованість особистості, становлення якої залежить від соціокультурних, екологічних, трудових та інших факторів;

- особливості прояву емоційно-вольової регуляції;

- особливості структури потребнісно-емоційної сфери.

З психологічної точки зору важливо визначити структуру психологічних детермінант, що забезпечують певний рівень психологічної регуляції і, відповідно, певної стратеги. До того ж дуже важливо визначити критерії певної стратегії. Для цього використовують різні характеристики:

- час пошуку і його спрямованість;

- кількість помилок і їх місце в структурі діяльності;

- послідовність зміни тактичних схем.

Слід зауважити, що набір і структура психологічних детермінант залежать від особливостей самої діяльності оператора.

Як бачимо, структура і механізми процедури прийняття рішень не є стабільними, вони можуть змінюватись і залежно від рівнів психічного відображення -- перцептивно-піз-навального та мовно-мисленнєвого.

На перцептивно-пізнавальному рівні переробки інформації та прийняття рішень складається з низки етапів і операцій. Типовим є завдання обробки первинної інформації (радіолокаційних, фотоелектронних, оптичних зображень) і приладової інформації у важких просторово-часових умовах. На основі проведених досліджень була запропонована гіпотеза про шароступеневу природу обробки інформації, яка охоплює:

- пошаровий аналіз структури зображень;

- ступеневу обробку інформації на кожному прошарку;

- формування на виході кожного прошарку проміжних образів з їх послідовним збільшуванням;

- зіставлення цих образів з еталонами різного інформаційного змісту.

Всі ці процедури спираються на складну взаємодію евристичних та ймовірних механізмів.

На мовно-мисленневому рівні більша роль відводиться оперативному мисленню, в якому умовно виділяють алгоритмічний і евристичний підрівні. Типовим завданням є пошук вад у системі. Оператор повинен установлювати різні зв'язки між елементами вирішуваної задачі на основі апріорних міркувань, які і формують певні гіпотези. У подальшому ці гіпотези оцінюються з точки зору їхньої ймовірності і формується модель ситуації, яка є основою розробки оператором алгоритму пошуку вад.

Застосування обчислювальної техніки при моделюванні процесів мислення дало змогу використовувати її для вирішення задач, котрі раніше вирішувала людина -- автоматизований переклад з однієї мови на іншу, гра у шахи, написання музичних творів, доведення теорії тощо, тобто за допомогою машин стало можливим відтворення певних сторін мисленнєвої діяльності людини. З іншого боку, використання ЕОМ розширює можливості людини щодо перевірки гіпотез, мисленнєвого експериментування у процесі вирішення задачі, тобто реалізації вищих форм мислительної діяльності, що сприяє психічному розвиткові людини.

Аналіз можливостей комп'ютерної техніки та досвіду її експлуатації свідчить, що вона може сприяти адекватній реалізації різних функцій психіки людини. ЕОМ значно розширює можливості реалізації когнітивної функції, оскільки:

- полегшує інформаційно-довідкову діяльність користувача, накопичуючи, зберігаючи і відтворюючи значну кількість знань;

- сприяє інформаційній підготовці й оцінці проміжних рішень шляхом «програвання» різних варіантів досягнення мети, проведення шаблонних перетворень просторових і часових ознак об'єкта, розглядання його у різних площинах;

- стимулює формулювання різних гіпотез, розгортаючи перед оператором цілий спектр методичних засобів (прийоми, тактики, стратегії), що забезпечує інформаційну підтримку І «підказування» різних шляхів пошуку остаточного рішення;

- вивільняє оператора від проведення трудомістких розрахунків у процесі знаходження нових закономірностей.

ЕОМ відіграє значну роль у підтримці регулятивної функції психіки людини, оскільки:

- сприяє більш раціональному плануванню діяльності оператора, розкладаючи задачу на ряд під задач за певними критеріями;

- контролює і коригує послідовність керуючих дій оператора відповідно до прийнятого плану;

- застосовує оперативний контроль за введенням та виведенням інформації з ЕОМ;

- реалізує різні форми організації індивідуальної і групової діяльності;

- прискорює випуск нормативно-технічної документації об'єкта на різних носіях.

У реалізації комунікативної функції психіки ЕОМ може забезпечити:

- реалізацію певних техніко-технологічних відносин у системі;

- підтримку необхідного рівня і темпу взаємодії операторів, у тому числі й опосередкованої ЕОМ;

- обмін інформацією про проміжні результати діяльності партнерів;

- збір інформації про оператора, формуючи його психологічний портрет з метою подальшого комплектування науково-технічних, виробничих груп.

Та автоматизація діяльності оператора має і певні негативні моменти, пов'язані з трудомісткістю розробки програмного забезпечення і впливом стандартного, «машинного» мислення на розвиток творчої компоненти в діяльності оператора. Крім того, в цілій низці досліджень відзначались явища анімізації (використання для опису роботи технічних засобів понять, які застосовують при описі об'єктів живого світу) і персоніфікації (перенесення окремих властивостей або рис людини на технічні об'єкти).

Таким чином, упровадження нових засобів в операторську діяльність якісно змінило виробничі умови і відносини, висунуло підвищені вимоги до повноти врахування людського фактора в процесі проектування і експлуатації автоматизованих систем. Це можна здійснити тільки завдяки створенню системи інженерно-психологічного забезпечення, яка сприяє вдосконаленню технічних систем, організації і підтримці ефективної взаємодії в самій системі і підготовці спеціаліста або професійних груп.

3. Побудова пультів керування

За допомогою органів управління оператор СЛМ вирішує завдання введення командної інформації, встановлення необхідного режиму роботи, регулювання різних параметрів, запиту інформації для контролю тощо.

Типи органів управління, їх кількість і взаємне розташування визначаються характером рухів оператора, його функціями послідовності і важливості операцій, необхідною швидкістю і точністю роботи,

Проектування органів управління має забезпечити людині-оператору можливість швидкого знаходження конкретного органу управління та виконання з певною точністю і в певний час потрібних лій, При цьому слід ураховувати конструктивні і технічні обмеження (площа робочих приміщень, фактори зовнішнього середовища, технологічні особливості тощо).

Характер завдань, які вирішує оператор, вимагає розробки конкретних органів управління, що поділяються па певні групи:

- характером рухів, здійснюваних людиною;

· органи управління, які потребують виконання рухів вмикання, вимикання й перемикання;

· органи управління, що передбачають повторні рухи типу обертальних, натискувальних і ударних;

· органи управління, які вимагають дозованих, точних рухів для налагодження апаратури і встановлення режимів роботи;

- призначенням і характером використання оператором органи управління є:

· оперативні -- для постійного використання;

· допоміжні -- для періодичного вмикання, вимикання і контролю;

· епізодичні, пов'язані з регулюванням, налаштуванням, калібруванням апаратури, проведенням регламентних робіт.



За конструкційним виконанням органи управління можемо поділити на підгрупи: кнопки, тумблери, рукоятки, маховички, педалі тощо (рис. 1).

Швидке знаходження необхідного органу управління потребую їхнього розрізнення (візуально чи навпомацки) яке залежить від:

- форми органік управління (на рис. 2 наведені захоплю- вальні частини ручок, кнопок тощо, які надійно розріз ііяїоть без зорового контролю);

Рис. 1 Органи управління

- розміру органів управління, що забезпечує їх розрізнення навпомацки з точністю 99%;

а - конструкційні типи органів управління; б -приклади взаємодію руки з кнопками і клавішами

Рис. 2 Характеристики ручок органів управління

- кольору(при забезпеченні контрастності);

- графічних позначень стану, руху , призначення;

- розміщення органів управління в різних зонах досяжності з урахуванням принципу економії рухів.

Вибір органу здійснюється відповідно до конкретних умов його використання, До факторів, які впливають на вибір органу управління, належать температурні умови, наявність вібрації, прискорення, невагомості, спеціальний вид одягу, положення тіла, умови освітлення.

Органи управління можна поділити па дві великі групи.

Перша група призначена для одномоментних (періодичних або одноразових) впливів па систему або об'єкти управління, Друга група органів управління використовується для виконання операцій, пов'язаних з уведенням у систему сигналів, що розрізняються за своєю величиною або тривалістю, операцій спостереження та деяких інших безперервних впливів.

У всіх випадках, коли це можливо, слід надавати перевагу органам управління, що грунтуються на дискретному принципі пилину на систему. Органи управління однаковими системами або об'єктами мають розміщуватися на пульті відповідно до реального розміщення них самих систем або об'єктів щодо його осі симетрії, враховуючи зони досяжності в моторному полі людини. Незалежно під використовуваного типу органі» управління вони мають бути логічно згруповані, їхнє просторове розміщення повинно відповідати розміщенню пов'язаних із ними груп індикаторів або мнемосхем, а розташування органів управління всередині груп -- розташуванню індикаторів на панелі інформації або мнемознаків на мнемосхемі, У тому разі, коли послідовність використання органів управління при виконанні різних операцій неоднакова, перевага, як правило, надасться операціям введення системи и дію, зокрема операціям пуску,

В конструкції органів управління враховуються раніше сформовані сепсомоторні навички -- стереотипи. З метою використання позитивного перенесення павичок у конструкцію систем враховується вимога, відповідно до якої органи управління в одному й тому самому спрямуванні руху повинні давати той самий ефект.

Керування органами управління може здійснюватися руками або ногами людини.Ручне управління мас деякі переваги перед ножним тоді, коли необхідні висока точність і швидкість установлення органу управління у певне положення і не потрібно прикладати для цього великі зусилля (9 кг і більше).

Слід також зважати на те, що в більшості людей функціональнішою є права рука. Саме цією рукою викопуються Дії, які вимагають найбільшої точності або сили. Органи управління, які приводяться в рух руками, точніші, ніж ті, що приводяться в рух ногою.

Ножне управління застосовується для розвантаження рук Оператора, економії часу, при значній кількості органів управління, зниженій точності регулювання і при значних м'язових зусиллях.

Зусилля, необхідні для переміщення органів управління, мають відповідати можливостям людини-оператора з урахуванням умов діяльності.

Для введення інформації оператор використовує різні типи органів управління, кожен з яких призначений для виконання певних функцій.

Рис. 3 Вимикачі й перемикачі:

о -- кнопки; б клавішні;

І - привідний елемент кнопка; 2 - привідний елемент клавіша

Специфічність кожного типу органів управління зумовлює і специфічні (часткові) інженерно-психологічні вимоги, і рекомендації до їх проектування та експлуатації.

Клавішні і кнопкові вимикачі й перемикачі застосовують для введення логічної і цифрової інформації, команд управління, вибору необхідного параметра, операцій «вмикання-вимикання» (рис, 3).

Оптимальне розташування кнопок має бути на рівні ліктя сидячого оператора, щоб рука згиналася в ліктьовому суглобі на 90°, а передпліччя було в горизонтальній площині. При коротких і поодиноких натискуваннях на кнопку для підвищення швидкості реагування на сигнал кнопку розташовують над площиною стола, щоб куг між нею та кистю становив 30,,.45",

Робочий хід кнопки має становити при частому використанні -- 2...6 мм; при поодинокому -- 6 мм; при натисканні великим пальцем -- 3...12 мм. Основні характеристики кнопок наведені на рис. 4.

Кнопки і клавіші повинні мати так званий зворотний зв'язок, який полягає в тому, що система у момент введення її в дію чинить їм певний опір. Зворотний зв'язок може бути механічним (різне зменшення зусиль) або акустичним (клацання, візуальний сигнал). Характеристики поворотних зусиль для кнопок різних типів і діаметрів -- на рис. 5.

Для особливо важливих команд використовують клавіші з фіксатором, графічним позначенням, а для зворотного зв'язку -- з підсвіткою. При розташуванні на панелі значної кількості кнопок і клавіш їх необхідно групувати, кодувати за формою, розміром і кольором, а написи, символи наносити на самих елементах органів управління.

Важільні перемикачі (тумблери) використовують для реалізації функцій, які фіксуються і контролюються привідним елементом тумблера, Форма тумблера повинна бути конусоподібною або циліндричною з розширенням у вигляді кола або лопатки і відповідати антропометричним, біомеханічним і фізіологічним властивостям людини.

Поворотні вмикачі і перемикачі застосовують не тільки для виконання операцій «вмикання вимикання», а й для плавного безперервного або дискретного регулювання. За характером взаємодії руки оператора з привідними елементами

Основні параметри кнопок

Рис 4 Форми і розміри кнопок:

а -- сучасні прості форми кнопок з неглибокою виїмкою; б -- монтування кнопки на одному річні з панеллю (для зменшення можливості випадкового натискування); в -- рекомендовані форми натискувальної кнопки CENTRAL STOP для вимкнення обладнання; ? - рекомендовані зусилля натискувальних кнопок, що використовуються в промисловості; ґ-- верхня поверхня кнопки (дещо більша від діаметра пальця); д -- рекомендована відстань між двома сусідніми кнопками; е - естетично неприваблива і малозручна восьмигранна кнопка; є -- глибина втеплювання кнопки (зусилля, необхідні для натискування, становити 5 15 Н, оптимальне зусилля -- 10 Н, мінімальне -- 2Н); ж -- оптимальне зусилля великого палиця становить 10 20 Н, максимально допустиме -- 40 Н, максимальне 150 Н; з - грибоподібна кнопка при перемиканні, що вимагає натискувального зусилля > !00 Н; и рекомендована форма натискувальної кнопки CENTRAL STOP; і -- позначення грибоподібної кнопки (1 -- правильно, 2 -- неправильно)



Рис. 5 Повороті зусилля для кнопок ріпних типів і діаметрів

Поворотних органів управління вони поділяються на чотири основні групи (рис, 6);

· перший тип -- захоплювання привідного елемента відбувається за допомогою великого і вказівного пальців;

· другий тип -- захоплювання привідного елемента здійснює кисть руки;

· третій і четвертий типи - захоплювання привідного елемента здійснюється великим, вказівним і середнім пальцями.

Розміри привідних елементів визначаються залежно від докладених зусиль.

Для використання особливо точних операцій регулювання і налаштування дозволяється збільшити діаметр привідного елемента у 2--4 рази відносні) рекомендованого. При опорі переміщенню більш ніж 100 Н необхідно застосовувати привідні елементи типу маховиків і важелів.

Маховики і штурвали використовують для ступеневих перемикань і плавного динамічною регулювання, що виконуються однією чи Двома руками. їх застосовують для виконання повільних і точних кругових обертів, які потребують значних зусиль.

Рис. 6