Психология труда и инженерная психология

Таким образом, если антропоморфная концепция инженерно-психологического проектирования приводила при практической ее реализации к тупику, то и «процессуальные» представления об инженерно-психологическом проектировании не могли быть основой для научного решения задач, возникающих при создании принципиально новых эргатических систем. Совершенно естественным при таком положении представляется поиск других путей решения проблем инженерно-психологического проектирования. Этот поиск следует вести, опираясь, с одной стороны, на те научные принципы, которые были выработаны и оправдали себя на предшествующем этапе развития инженерно-психологической науки, а с другой -- на принципы, которые оправдали себя при развитии кибернетики, теории систем, системотехники. Конечно, применение последних должно связываться с учетом специфики реального объекта изучения -- эргатической системы. В настоящее время этим требованиям в значительной мере соответствует концепция ИПП, определенная выше как системно-антропоцентрическая.

§ 6. СИСТЕМНО-АНТРОПОЦЕНТРИЧЕСКАЯ КОНЦЕПЦИЯ ИНЖЕНЕРНО-ПСИХОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ

Системно-антропоцентрическая концепция ИПП, с одной стороны, основывается на психологической теории деятельности, утверждающей, что важнейшей характеристикой деятельности является ее предметность [38], а с другой --позволяет уже на данном этапе предложить практически реализуемые и удобные в плане разработки эргатических систем методы проектирования деятельности.

Мы уже видели, что ИПП получает различную интерпретацию в зависимости от того, что принимается в качестве исходного момента. В частности, важное теоретико-методологическое значение приобретает, как отмечалось, конкретное понимание системы «человек -- машина». «Точное определение (системы) на этом этапе (изучения системы) имеет величайшее значение, так как всякая неясность здесь скажется на всем последующем анализе» -- это утверждение У. Эшби как нельзя лучше подходит к ИПП.

В результате анализа различных определений системы, полученных в контексте общей теории систем и в теории функциональной системы П. К. Анохина, с учетом известных положений психологической теории деятельности о том, что цель и полученный результат -- решающие факторы, определяющие деятельность, можно предложить следующую формулировку эргатической системы. Эргатическая система -- это комплекс, составленный из людей, прошедших профотбор и целенаправленную подготовку, а также из специально разработанных технических устройств, взаимодействие которых при достижении некоторой цели приобретает характер взаимосодействия.

Таким образом, в системно-антропоцентрической концепции человек рассматривается как компонент (ключевой, главный, решающий и т. д.) целостной эргатической системы и все методы решения проблемы ИПП должны вытекать из этого положения. В этом основное методологическое отличие рассматриваемой концепции от антропоморфной. Именно потому, что человек сам входит в качестве элемента в СЧМ, системный подход и может использоваться для описания деятельности человека [56].

Одной из наиболее важных сторон любой концепции является предлагаемая в ней схема процесса проектирования деятельности. В данной концепции собственно проектирование деятельности рассматривается как этап общесистемной разработки, а потому для определения места и значения этого этапа необходимо рассмотреть процесс проектирования эргатической системы.

В настоящий момент существуют достаточно многообразные представления об этом процессе, что может оказать и оказывает существенное влияние на собственно инженерно-психологическую работу. Но, как правило, эти представления не альтернативны, а находятся скорее в состоянии взаимодополнения. Последнее обстоятельство позволяет путем обобщения ряда представлений выработать идеализированные схемы процессов проектирования СЧМ. Согласно одной из таких схем, процесс разбивается на три этапа.

На первом этапе, который мы условно назовем системным синтезом, осуществляются следующие основные операции:

1) уточняются комплекс задач, возлагаемых на разрабатываемую систему, и совокупность критериев для оценки решения задач системой;

2) определяется класс, к которому должна принадлежать будущая система;

3) задается предварительная организация системы, включая совокупность иерархических соотношений между подсистемами.

Второй этап проектирования ЭС, этап функционального синтеза, характеризуется тем, что на данном этапе проектирования определяются место и роль каждого элемента и подсистемы (в том числе и человека) ЭС в решении поставленных перед нею задач. В частности, на этом этапе определяется необходимый уровень автоматизации, т. е. в общем виде решается вопрос о распределении функций между человеком и автоматическими устройствами.

Второй этап проектирования ЭС, этап функционального синтеза, заключается в разработке операционных структур, определяющих способы выполнения элементами и подсистемами ЭС возложенных на них функций. Если на втором этапе выяснялось, что должны делать элементы и подсистемы ЭС, то на третьем этапе предопределяется, как они это будут делать, т. е. на этапе операционного синтеза определяются не только способы, но и средства выполнения функций элементами системы.

Следует учитывать, что процесс проектирования ЭС--это не однонаправленный процесс последовательного движения от этапа к этапу, а сложное «челночное» движение, при котором в зависимости от полученных результатов можно либо вернуться назад, либо идти дальше.

Итак, проблема проектирования деятельности возникает уже на этапе функционального синтеза и смысл ее заключается в том, чтобы получить ответ на три вопроса:

1. Где будет находиться человек?

2. Что и в какой последовательности он будет делать в эргатической системе?

3. Как и какими средствами он будет выполнять свои функции?

В процедуре проектирования деятельности также удается вычленить три фазы. Каковы же эти фазы?

Прежде всего, определяется позиция человека в эргатической системе. Дело в том, что даже самое общее рассмотрение позволяет различить крупные категории подсистем, такие как главные и обслуживающие, локальные и дистанционные. Главные подсистемы слагаются из всех элементов, непосредственно требуемых для получения заданной выходной характеристики ЭС. При этом не рассматривается вопрос об общей надежности системы. Обслуживающая подсистема составляется из элементов, с помощью которых достигается требуемая надежность. Поэтому определить позицию человека -- это, во-первых, определить, в главной или обслуживающей подсистеме эргатической системы он будет располагаться. Локальная подсистема непосредственно находится в среде, в которой функционирует система, а дистанционная удалена от нее. Определить позицию человека,-- это, во-вторых, определить, в локальной или дистанционной подсистеме он будет находиться. Далее, все элементы системы оказывается возможным распределить по трем категориям. Элементы первой категории таковы, что если элемент данного типа удалить из системы, она не сможет достичь поставленной перед ней цели. Эти элементы, следуя терминологии Прайса, будем называть мультипликативными элементами. Аддитивные элементы -- это элементы, обычно не участвующие непосредственно в работе системы, но вовлекаемые в работу по мере выхода из строя мультипликативных элементов и обеспечивающие нормальную работу системы (элементы защиты, снабжения, дублирования и фильтрации информации и т. п.). Наконец, контролирующие элементы определяют момент включения нужных аддитивных элементов, а также осуществляют принятие решения в особо ответственных ситуациях. Поэтому определить позицию оператора -- это значит установить, в-третьих, каким элементом системы он окажется -- мультипликативным, или аддитивным, или контролирующим. Известно, что человек как управляющая система обладает значительной структурной и функциональной избыточностью [ и поэтому может выступать в роли любого элемента системы.

Вопрос о позиции человека в ЭС обычно решается до того момента, когда инженерный психолог привлекается к разработке системы, и поэтому в инженерно-психологической литературе почти не нашел освещения. Между тем уже на этой фазе проектирования деятельности инженерный психолог может внести значительный вклад в дальнейшую разработку эргатической системы. Это хорошо видно на примере одного подхода к выбору позиции человека в ЭС, сформулированного, американскими исследователями X. Прайсом и С. Смитом. Выбор позиции, по мнению этих авторов, реализуется последовательным выполнением следующих шагов, которые удобно свести в шесть групп (I--VI):

/. Разработка локальной подсистемы

1. Определение антропометрических требований;

2. Анализ локальной подсистемы с точки зрения соответствия антропометрическим требованиям;

3. Анализ экологических факторов (условий окружающей среды, влияющих на деятельность человека: климат, атмосфера, вибрация, вредные воздействия, шум ,и т. д.);

4. Анализ конфигурации локальной подсистемы с точки зрения удовлетворения .антропометрических требований;

5. Поиск путей компенсации несоответствия между экологическими требованиями и требованиями со стороны человека (например, разработка специальных скафандров);

6. Определение критериев для оценки эффективности включения человека в систему (-сравнение затрат иа подготовку человека и на создание технического устройства для этой же цели, психофизиологические переменные,-надежность системы с человеком и без него и т. д.);

7. Выяснение вопроса о том, является ли присутствие человека в локальной подсистеме обязательным. Для выполнения этого шага необходимо воспользоваться данными, полученными для выполнения шагов 2, 5, 6;

8. Определение возможных путей для компенсации стрессовых условий при включении человека в локальную подсистему. Здесь необходимо воспользоваться результатами шага 5;

9. Принятие решения об использовании человека в локальной подсистеме;

//. Разработка главной подсистемы.

10. Оценка возможных технических средств для подсистем, где человек не может быть использован;

11. Оценка возможных средств для осуществления деятельности;

12. Поиск путей повышения эффективности деятельности человека (профотбор, тренировка, формирование мотивации т. д.);

13. Разработка задания на проектирование деятельности человека;

///. Максимизация эффективности подсистем

14. Оценка эффективности деятельности человека;

15. Проверка соответствия оценки эффективности и требований к оистеме;

16. Поиск путей оптимизации деятельности (тренировка, формирование мотивации);

17. При негативном решении в отношении пункта 16 -- разработка альтернативной подсистемы;

18. Разработка требований к техническим дредствам, направленных на оптимизацию деятельности человека. Модификация технических средств;

IV. Разработка обслуживающей подсистемы

19. Определение альтернативных и аддитивных возможностей человека;

20. Определение аддитивных технических средств;

21. Распределение функций внутри обслуживающей подсистемы;

22. Определение дополнительных требований к деятельности;

V. Достижение заданных надежности и эффективности функционирования системы

23. Синтез системы;

24. Требования к системе, обусловленные участием в ней человека (последовательность действий во времени, продолжительность и частота отдельных действий и т. д.);

25 " Синтез "всех требований к функционированию эргатическои системы;

26. Оценка общей надежности и эффективности деятельности человека в локальной подсистеме;

VI. Разработка дистанционной подсистемы

27. Описание экологических требований и ограничений для дистанционных подсистем;

28. Проверка совместимости требований со стороны человека и экологических требований;

29 Поиск путей компенсации (в случае их несоответствия];

30! Описание антропометрических требований и ограничений для дистанционной подсистемы; „

31. Принятие решения об использовании человека в дистанционной подсистеме.

На рис. 5 показаны взаимосвязи между группами I--VI, а в табл. 1 приводится сводка использования инженерно-психологических данных по группам.

После того как позиция человека в эрратической системе будет определена, на второй фазе проектирования деятельности определяется коммуникативная структура ЭС относительно человека, т. е. вычленяются содержание и направление потоков информации, циркулирующих в системе и проходящих через человека. Диапазон участия человека в системе чрезвычайно широк. В условиях высокоавтоматизированного производства большинство функций по переработке информации передается техническим устройствам, а за человеком могут остаться функции прогнозирования, программирования, контроля и обслуживания. С другой стороны, многие функции по переработке информации могут быть по тем или иным причинам поручены человеку. Между этими полюсами имеется много переходных ступеней. Поэтому, как правило, удается разработать несколько вариантов коммуникативных структур, что позволяет выбирать такой вариант, который обеспечивает наилучшее функционирование системы в целом с точки зрения принятых на первом этапе системного проектирования критериев. Каждый вариант коммуникативной структуры отличается различными функциями человеческого и технического компонентов эргатической системы, и, следовательно, данная фаза проектирования деятельности может быть названа фазой распределения функций между человеком и автоматическими устройствами.

К задачам оценки вариантов коммуникативных структур ЭС близко примыкают задачи выбора тех параметров ЭС, которые обеспечивают согласование их элементов между собой в процессе функционирования. Эти задачи решаются на третьей фазе процесса решения ППД. Третья фаза связана с разработкой средств осуществления деятельности, с помощью которых человек может от системы сигналов осведомительной и вспомогательной информации переходить к рациональной системе сигналов, составляющих управляющую информацию, и, следовательно, она может быть названа фазой организации рационального сопряжения человека с техническими средствами.

Из сказанного выше также не следует делать вывод, что процесс ИПП имеет строгую последовательность, так что каждая дальнейшая- фаза может осуществляться лишь после того, как полностью завершается предыдущая. Разумеется, эти фазы перекрещиваются. Однако, как правило, приведенная логическая последовательность отражает ту последовательность действий, которая сложилась на практике.

Очерченная выше схема процесса проектирования деятельности не должна вводить в заблуждение своей кажущейся простотой. Стоит лишь обратиться к раскрытию реального содержания введенных понятий, как мы столкнемся с такими сложнейшими вопросами, как классификация ЭС, критерии эффективности ЭС, описание ЭС, возможность стандартизации в инженерной психологии и т. д. В инженерной психологии еще нет суммы готовых ответов на эти вопросы, хотя широкий поиск таких ответов уже начат. В значительной степени результат этого поиска будет определяться инструментарием, методами, которые привлекались для исследования. Поэтому анализ процесса ИПП является лишь одной (хотя и важной) стороной исследования проблемы инженерно-психологического проектирования. Второй существенной стороной любой концепции ИПП является изучение методов, посредством которых могут быть разрешены задачи проектирования деятельности. Решение этого вопроса предполагает как исследование и оценку существующих методов, так и обоснованное предложение о перспективных методах решения ИПП.



3. МЕТОДЫ ИНЖЕНЕРНО-ПСИХОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ

§ 7. КАЧЕСТВЕННЫЕ МЕТОДЫ

Внимательный анализ литературы, посвященной проектированию деятельности, обнаруживает, что в процессе проектирования используются методы, заимствованные из арсенала, сложившегося еще до постановки проблемы проектирования деятельности.

Системно-антропоцентрическая концепция ИПП привела к необходимости более широкого, чем ранее, привлечения к исследованию методов моделирования, алгоритмизации, формализации и связанных с ними понятий. Мы не будем подробно рассматривать все те методы, которые нашли применение при ИПП (в рамках системно-антропоцентрической концепции). Некоторые из них широко использовались еще на коррективном этапе развития инженерной психологии и достаточно известны. Поэтому рассматривать их специально нет необходимости. Они будут описаны только схематично. Более подробно мы опишем те методы исследования, которые, по-видимому, найдут самую широкую область .приложений при проектировании деятельности. Формирование методов решения ППД зависело не только от особенностей деятельности человека как объекта исследования и проектирования, но и от методологической и технической вооруженности исследователя.

Для удобства дальнейшего изложения целесообразно подразделить рассматриваемые методы по признаку характера результата, поступающего в распоряжение исследователя, на качественные и количественные. Конечно, эти два типа методов -- не взаимоисключающие. На практике каждый из методов допускает как качественную, так и количественную интерпретацию результатов. Принятое деление подчеркивает особенности и возможности приложения того или иного метода.

Можно выделить по меньшей мере четыре качественных метода.

Первый из них -- метод традиций -- основан на том предположении, что всегда можно найти прототип если не всей системы, то отдельных ее подсистем. Следовательно, на человека нужно возложить те функции, которые он традиционно выполнял в других подобных эргатических системах. Обоснованность этого предположения вытекает из известного тезиса, что разработка любой системы на 90% представляет эволюцию и лишь на 10% революцию. Этот метод нашел довольно широкое приложение в современных инженерно-психологических исследованиях.

По сути дела метод традиций является отправным для процессуальной концепции ИПП. В определенной мере он повлиял на развитие структурно-обобщенного метода расчета надежности системы «человек -- машина», разрабатываемого А.И. Губиноким и его сотрудниками. Влияние идей метода традиций достаточно ясно прослеживается и в таких инженерно-психологических подходах к разработке систем «человек-- машина», как метод статистического эталона Ю.Г. Фокина и операционно-алгоритмический метод, сформулированный Г.М. Зараковским и его сотрудниками.

Второй метод основывается на том предположении, что оператору следует поручать только те функции, которые нельзя формализовать для их технической реализации. При этом не учитывается, что человек мог бы (или не мог бы) выполнить их более эффективно. Считается, что в качестве исходных данных для проектирования в этом случае необходимо иметь полную информацию об объекте, его составе, а также алгоритмы функционирования и управления как всем объектом, так и отдельными его звеньями. Распределение функций осуществляется, исходя из концепции максимальной автоматизации, на основе которой автомат должен выполнить все принципиально возможные для него функции.

Третий метод основан на использовании .принципа ответственности. Согласно этому принципу, человеку должны поручаться те функции, которые имеют наибольшую значимость и выполнение которых связано с наибольшей ответственностью. В пользу такого подхода свидетельствуют эмпирические данные о том, что: 1) если предоставленный человеку уровень ответственности или значимости будет меньше, чем тот, который он может оправдать, то надежность всей системы может значительно снизиться; 2) если необходимо использовать способность человека осуществить перестройку своей деятельности с связи с непредвиденными обстоятельствами, то разрешение новых проблем бывает более эффективным в случае предоставления человеку относительной свободы в выборе действий три соответствующей ответственности за их исход.

На этих отправных положениях в инженерной психологии основан описательный метод решения проблемы проектирования деятельности на фазе распределения функций и получены удовлетворительные результаты его приложения при предварительной разработке структуры одной из систем, предназначенной для космических исследований.

Четвертый метод в инженерной психологии получил широкое распространение. Этот метод основан на логическом сопоставлении преимущественных возможностей по тем или иным показателям человека и технического устройства при выполнении конкретных функций (см. гл. 1). На основе этого метода был получен ряд важных результатов. В частности, метод сравнения явился отправной точкой для чрезвычайно интенсивных исследований, результатом которых явилось создание так называемых индикаторов с убыстрением. В результате использования таких индикаторов было достигнуто резкое улучшение характеристик деятельности оператора. Однако данный метод не учитывает тех свойств, которые появляются при взаимодействии человека и технического устройства.

Все рассмотренные качественные методы в значительной мере субъективны. Вследствие этого они могут быть применены лишь для 'приближенного определения структур эрратических систем, так как полученные результаты дают основание для решения лишь частных задач согласования характеристик машин и человека в системах управления [42]. В настоящий момент ясно, что решение ППД возможно лишь при использовании и внедрении объективных количественных методов.

Внутренние закономерности развития инженерной психологии как науки, связанные с общим техническим прогрессом, требуют перехода от общих описательных методов к определению более точных характеристик деятельности человека-оператора. «В современных условиях автоматизации,-- отмечал в этой связи Б. Г. Ананьев,-- качественно изменяются связи между человеком и машиной... При изучении этих взаимосвязей между человеком и машиной в одной системе управления необходимо использовать количественные методы новейшей теории информации и общие законы управления и регулирования, составляющие предмет кибернетики» [2, с. 24].

§ 8. КОЛИЧЕСТВЕННЫЕ МЕТОДЫ

В рамках разработки эрратических систем правомерность тех или иных методов количественного исследования определяется возможностями, которые получает исследователь для описания и анализа процессов в элементах различной физической природы при помощи единой количественной меры. В этом смысле познавательные возможности предложенных методов далеко не одинаковы. Ряд методов позволяет получить приближенные, не претендующие на абсолютную точность, характеристики и допускает лишь сравнительные оценки вариантов. Сюда можно отнести методы, основанные на подсчете некоторых критериев для отдельных классов функций или на вычислении некоторой номинальной оценки деятельности, учитывающей ее частные оценки по отдельным показателям и их относительную значимость.

Известное самостоятельное значение в инженерной психологии IB последнее время приобрел так называемый экспертный метод Экспертный метод подробно рассматривается в курсе «Структурно-алгоритмический анализ и синтез, оценка деятельности операторов в инженерной психологии». Поэтому в данном пособии мы ограничимся констатацией ряда положений, существенных для ИПП, но не рассматриваемых в упомянутом курсе.. Термин «экспертный метод» объединяет большую группу процедур, основанных «а переработке эвристической информации, полученной от специалистов [5], [29]. Сторонники этого метода опираются на интуицию, опыт и значения человека в той области, в которой этого человека можно считать специалистом. Опыт и знание экспертов не могут быть в полной мере формализованы, но, безусловно, они представляют несомненную ценность при решении задач ИПП. К сожалению, при решении сложных задач ИПП, где приходится иметь дело с обширной областью данных, подбор экспертов сам по себе представляет задачу значительной трудности.

При получении экспертных оценок принято рассматривать следующие этапы:

-- формулирование цели работы и набора альтернативных вариантов оцениваемых событий;

-- формирование экспертной группы в соответствии с целью работы;

-- формирование правил работы экспертной группы в соответствии с определенными принципами;

-- формирование правил выработки коллективного суждения группы;

-- формирование правил оценки компетентности экспертов;

-- .проведение экспертного опроса и коррекция коллективного суждения групп.

К числу основных принципов построения системы экспертных оценок относят:

-- ограничение разнообразия суждений экспертов за счет выравнивания информационной неоднородности, присущей экспертной группе, на этапе формирования каждым экспертом собственной модели причинно-следственных связей анализируемого явления;

-- ограничение разнообразия суждений экспертов за счет итеративного подхода к формированию коллективного мнения группы, периодически уточняемого на основе поступления новой -информации из внешней среды;

-- обеспечение циркуляции информации без искажений внутри экспертной группы за счет создания благоприятного психологического климата;

-- количественную измеримость оцениваемых явлений, характеризуемую устойчивым набором признаков, состояния которых могут быть обозначены некоторыми числами.

Приведенный перечень этапов и принципов экспертного метода свидетельствует о необходимости проведения значительной подготовительной работы перед его непосредственным использованием. Анализ литературы показывает, что основное внимание сейчас обращается на математическую обработку экспертных оценок. Центральный вопрос здесь -- формализация степени согласованности мнений экспертов, которая определяется коэффициентом согласованности. Этот коэффициент служит мерой величины существующей неопределенности и степени достоверности получаемых количественных оценок. Для получения коэффициента согласованности используется процедура, включающая ранжирование объектов, вычисление коэффициентов ранговой корреляции по Спирмену и Кендаллу для оценки согласованности мнений двух экспертов, оценку значимости коэффициентов ранговой корреляции, вычисление коэффициентов согласия, оценивающих согласованность высказываний экспертов о «ранжировании объектов по данному признаку. Используются также процедуры непараметрической статистики.

Важное значение имеет и оценка степени компетентности экспертов в исследуемой -проблеме. Для этой оценки может быть использован коэффициент ранговой корреляции рядов мнений экспертов. Оценка компетентности может быть также уточнена с помощью процедуры типа «экзамен» и тренировочных игр.

Для получения суждений экспертов в максимально систематизированной форме необходимо ставить им четко определенную задачу. Существует несколько методов сбора экспертных заключений.

1. Ранжирование. Каждого эксперта просят проранжировать ряд критериев: присвоить 1-е место критерию, имеющему наибольшую' важность, 2-е -- следующему по важности критерию и т. д. Пример использования этого метода для инженерно-психологической оценки электролюминесцентных индикаторов см. в работе [30].

2. Метод непосредственных оценок. Критерии располагаются по шкале от 0 до 10. Эксперта просят провести линию от каждого критерия к соответствующей точке на шкале (кточке веса). Допускается выбор дробных и равных значений.

3. Метод неполного парного сравнения I. Критерии сводятся в специальную матрицу и нумеруются. Эксперт указывает в каждой клетке матрицы, являющейся пересечением строк, в которые вписаны наименования сравниваемой пары критериев, номер более значимого критерия. Например, если в клетке 1--2 стоит число 1, то это значит, что критерий 1 важнее критерия 2.

4. Метод неполного парного сравнения II. Дается перечень всех возможных пар критериев. Каждый критерий сравнивается с каждым из остальных единственным образом. Эксперт обводит кружком тот член пары, который он считает более значимым.

5. Метод полного парного сравнения. Данный метод отличается от рассмотренного выше метода удваиванием перечня пар критериев, т. е. наряду с парой А--Б в перечне имеется и пара Б--А, что исключает появление ошибок.

6. Метод последовательного сравнения (метод Черчмена). Эксперт выполняет следующие преобразования: ранжирует критерии по степени их важности; присваивает значение V_i = l,0 наиболее важному критерию, а остальным --значения (V_i) от О до 1 соответственно степени их важности; решает, является ли критерий с оценкой 1,0 более важным, чем все остальные вместе взятые. Если да, то он увеличивает V₁ так, чтобы выполнялось следующее неравенство:

если нет, то он преобразует его так, чтобы число рассматриваемых критериев было

решает, является ли второй по значимости критерий с оценкой V₂ более значимым, чем все оставшиеся вместе взятые (следует повторение предыдущего процесса). Данный этап продолжается до (п-- 1) критерия.

Результаты экспериментов показывают, что все эти методы в равной степени пригодны для обора экспертных заключений, но метод ранжирования требует меньших затрат времени. Каждый из методов имеет свою процедуру обработки получаемых данных для сведения их к единой шкале. Более подробно упомянутые процедуры изложены в работах [5] [29]

Отметим, что экспертный метод становится сейчас весьма популярным в инженерной психологии. Очевидная его доступность и кажущаяся простота при поверхностном знакомстве создают иллюзию самых широких возможностей для решения с его помощью задач ИПП. Причем, к сожалению, обращают внимание не на принципиальные трудности использования метода в инженерной психологии, а на процедурные трудности. Именно поэтому, как отмечалось в литературе, в том числе относящейся и к инженерно-психологическим приложениям экспертного метода, основное внимание уделяется процедурам получения экспертных оценок и обработке результатов экспертного опроса, а не обоснованию их применимости к конкретной области исследования. По сути дела, в настоящее время намечены лишь некоторые отправные точки для эффективного использования экспертного метода в инженерной психологии. При этом работа ведется в двух направлениях: в направлении создания различных опросников и анкет Примеры опросников и анкет можно найти в работе [58]. и разработки нормативных шкал. Так, например, Г. В. Суходольский предложил шкалу экспертной оценки для оценивания средств контроля, управленияи рабочих мест операторов по совокупности «нженерно-психологических рекомендаций и результатов исследований:

Здесь x_ij -- конечное множество частных критериев мощности N, разделенное на я непересекающихся подмножеств мощностью k_i; k_i, n и N -- натуральные числа; ; х_ij принимает значение 1 или 0. Надо отметить, что аддитивный характер предлагаемой шкалы ограничивает возможности ее широкого использования для инженерно-психологических целей, ибо «.постулат достаточности линейного описания», лежащий в основе шкалы, применим для ограниченного числа случаев.

На пути широкого использования экспертного метода в инженерной психологии имеется еще одно существенное препятствие. Дело в том, что экспертные оценки могут интерпретироваться и интерпретируются в статистическом смысле как вероятности выполнения известных инженерно-психологических норм при изготовлении данного изделия. Возможность же разработки научно обоснованных инженерно-психологических норм и требований к их стандартизации определяется достигнутым уровнем и масштабами инженерно-психологических исследований, а также накопленным опытом их внедрения в промышленность. К сожалению, приходится констатировать, что достигнутый уровень пока еще не позволяет составить сколько-нибудь полный перечень таких норм.

В методологическом плане установка на широкое использование экспертного метода несомненно будет способствовать развитию такого направления ИПП, которое связано с разработкой всевозможных требований, рекомендаций, нормалей, анкет и тому подобных документов. В определенной степени эта тенденция нашла свое отражение в процессуальной концепции. Экспертный метод в инженерной психологии наиболее широко будет использован для оценки уже спроектированной деятельности, в то время как возможности его использования для ИПП весьма ограничены.

Принципиально новые возможности для решения проблемы проектирования деятельности возникли в связи с использованием системного и кибернетического подходов. Конкретным выражением использования системных и кибернетических концепций является, в частности, применение моделей как средства теоретического и экспериментального исследования.

Кибернетика, вскрыв существенные черты сходства в функционировании объектов живой и неживой природы, открыла широкие перспективы для развития кибернетического моделирования, в частности моделирования деятельности человека. С методологической стороны специфику современного инженерно-психологического исследования как раз и должно составлять моделирование, ибо оно, во-первых, непосредственно связано с усилением интеграционных тенденций в инженерной психологии, а во-вторых, выступает в качестве одной из необходимых предпосылок дальнейшего развития этих тенденций, создавая эффективные каналы связи между смежными науками.

Метод моделирования деятельности человека хотя и связан самым непосредственным образом с ранее рассмотренными методами решения проблемы проектирования деятельности, однако обладает такими отличительными чертами, которые позволяют рассматривать его как особый самостоятельный метод исследования. Роль моделирования в современных научных исследованиях настолько велика, что математическое моделирование рассматривается наряду с дедуктивным методом и экспериментом в качестве третьего «интеллектуального орудия». Благодаря синтетической природе метод моделирования содействует интеграции различных сфер формализованного и содержательного знания, позволяя наиболее оптимально сочетать строгие формализованные и нестрогие интуитивно-содержательные приемы познания в исследованиях.

Моделирование целесообразно использовать для:

1) получения основных представлений о характере деятельности человека в эргатической системе и создания языка для адекватного описания этой деятельности. Здесь исследуются принципы управления и обработки информации человеком в отдельных подсистемах и ищутся оптимальные частные характеристики этих подсистем;

2) подтверждения принципиальной возможности создания эрратической системы по определенной схеме и сопоставления определенных типов схем с целью выбора наиболее перспективных. Здесь определяется структура деятельности человека, отрабатывается и коррелируется взаимодействие элементов и подсистем эргатической системы и проверяется ее работоспособность в комплексе;

3) имитирования деятельности в условиях, максимально приближенных к реальным.

Таким образом, посредством моделирования можно решать как задачи, связанные с обоснованием требований к элементам системы со стороны оператора, так и задачи получения комплексной оценки эффективности тех или других вариантов структуры системы. Именно моделирование помогает добиться наиболее адекватного решения проблемы проектирования деятельности.

При построении моделей деятельности необходимо учитывать основные требования к создаваемым моделям; в противном случае снижается ценность последних, возникают ошибки и погрешности. Требования эти в основном таковы:

а) модель должна быть непротиворечивой в рамках моделирования процессов, способной вписываться в более общую модель и быть основной для детализации частных моделей;

б) модель должна выполнять определенные информационные функции, нести новые знания о структуре моделируемых процессов, обеспечивать прогноз их функционирования, выявление новых свойств этих процессов;

в) при реализации модели должны быть использованы самые современные технические средства. Важное требование к моделям деятельности заключается в том, что они должны адекватно отображать существенные свойства реальной познавательной и исполнительной деятельности. Лишь при этом условии создаваемые модели окажутся пригодными для прогноза эффективности того или иного вида деятельности и затрат времени на нее.

Однако при реализации метода моделирования приходится сталкиваться с рядом методологических проблем:

1. Расчленение процесса проектирования приводит к расчленению процесса моделирования. Разделение модели является методологической проблемой: при наличии сложных взаимосвязей между подсистемами разделение может привести к потере информации;

2. Разработчики подсистем и разработчики системы пользуются различными моделями;

3. Исследование характеристик системы в целом выполняется на основе предварительного анализа характеристик подсистем. Вместе с тем требования к подсистемам также можно сформулировать, лишь исходя из свойств системы в целом. Выход из порочного круга усматривается в организации последовательных приближений. Процесс проектирования и моделирования сложной системы оказывается циклическим;

4. Данные, по которым строится модель на начальных циклах проектирования, зачастую получают после небольшого числа экспериментов или на основе экспертных оценок, и поэтому они неточны. На последующих этапах неопределенность уменьшается, но не исчезает. Таким образом, моделирование в целях решения ППД реализуется, как правило, в условиях неопределенности исходных данных. Возможный путь преодоления методологических трудностей, связанных с расчленением процессов проектирования эргатических систем, можно наметить в рамках системного метода, получившего название «диакоптики». Этот метод описан в книге Г. Крона [31], посвященной разработке способов исследования свойств сложной системы по свойствам ее частей. Несмотря на тот факт, что рассмотрение ведется на уровне физических, электромеханических и механических систем, основные положения применимы к биологическим и к смешанным, например к эргатическим, системам.

Метод моделирования может быть реализован тремя способами: как физическое моделирование, как математическое моделирование или как разумное сочетание того и другого способов.

Физическое моделирование деятельности оператора предполагает в основном создание по определенным правилам экспериментальной модели эргатической системы (или ее подсистем мы), свойства которой должны таким образом детерминировать деятельность человека, чтобы основные ее характеристики соответствовали характеристикам деятельности в реальной системе. С точки зрения приложения к решению проблемы проектирования деятельности задача состоит в выборе нескольких альтернативных решений проблемы, создании соответствующих экспериментальных моделей для каждого решения, исследовании деятельности человека с этими экспериментальными моделями, сравнении полученных характеристик деятельности по определенным критериям. Таким образом, физическое моделирование, как правило, неразрывно связано с поиском методов постановки инженерно-психологического эксперимента я путей его совершенствования и автоматизации. Моделирование должно быть осуществлено с учетом динамики процесса и одновременного воздействия на этот процесс различных факторов.

По-видимому, нет необходимости останавливаться на общих вопросах постановки инженерно-психологического эксперимента и связанных с ним методических вопросах, так как они достаточно подробно изложены в соответствующих работах (см., например, [25], [59]). Обратим внимание лишь на некоторые новые тенденции в построении инженерно-психологического эксперимента, тесно связанные с широким привлечением ЭВМ и построением так называемых полунатуральных моделей. В ряде исследований было показано, что в этом случае можно в значительной мере преодолеть некоторые из трудностей прикладных задач проектирования (например, необходимость анализа и описания объекта управления с широко меняющейся структурой и параметрами, фиксации большого числа переменных в течение длительного срока, достаточно быстрой статистической обработки полученных данных). Накопленный в инженерно-психологических исследованиях опыт использования комплекса вычислительных устройств для решения определенных классов инженерно-психологических задач дает основание сформулировать требования к такому комплексу.

Определение класса задач при физическом моделировании представляется весьма существенным. Так, например, при обсуждении инженерно-психологического эксперимента, предпринятого для. проверки индивидуальных особенностей диспетчеров, было показано, что имитаторы в этом случае должны отличаться от имитаторов, предназначенных для других целей, например для определения надежности и т. д. Имитация в инженерно-психологических целях может быть определена как целенаправленный эксперимент на моделях рабочих ситуаций. При этом нет необходимости точно отражать реальную структуру, следует стремиться достигнуть психологической идентичности с рабочими действиями оператора.

Одним из методов определения целесообразности использования модели и макета того или иного уровня является нахождение следующего соотношения:

где L_M --степень широты воспроизведения моделью (макетом) моделируемой (имитируемой) системы; К_М -- постоянный коэффициент, находимый эмпирически; С--объем ассигнований на проект; Т -- срок проектирования; N-- численность группы, занятой проектом данной эргатической системы; б₁ -- ориентировочная оценка сложности проектируемой системы; б₂ --степень разработанности методов проектирования данной эргатической системы.

Однако нахождение численных значений указанных параметров весьма затруднительно и пока возможно только путем экспертных оценок.

Укажем два возможных способа оценки АСУ при полунатурном моделировании: полномасштабный реальный эксперимент и методы имитации. Первый способ во многих случаях неприменим по той причине, что при разработке АСУ оценки требуются прежде, чем системы будут готовы для эксперимента.

Что касается второго способа, то можно выделить два общих метода имитации: динамический (имитация в реальном времени) и цифровой (имитация в ускоренном масштабе времени). При динамической имитации операторы выполняют свои задачи и искусственно воспроизводятся только технические элементы АСУ в целях обеспечения динамической информации для действий операторов. Динамическая имитация в общем смысле означает преодоление ограничений пространства, оставляя временные ограничения. Для преодоления последних человеческий фактор в системе необходимо существенно ограничить путем искусственной имитации процессов решений, осуществляемых человеком. Это и составляет основу цифровой имитации. Отличие динамической имитации от цифровой заключается в основном в том, что в первом случае человек-оператор непосредственно выполняет свои функции, а во втором -- основные его функции имитируются с помощью ЭВМ.

К недостаткам динамической имитации обычно относят: высокую стоимость; ограничения, накладываемые имеющимся оборудованием и общим уровнем исследования системы; кратковременность исследований и ограниченный выбор проверяемых условий; вариативность, свойственную характеристикам человека, что может затруднить сравнение между системами.

К основным преимуществам цифровой имитации относят: способность осуществить оценку АСУ со скоростью, значительно превышающей скорость динамической имитации; способность к воспроизведению имитации при тех же самых переменных; получение количественной оценки эффективности системы с точностью, которая не достижима при динамической имитации; способность к имитации при большом числе переменных; способность имитировать АСУ как целое; возможность учета при имитации характеристики оборудования, находящегося в стадии проектирования; отсутствие большого числа квалифицированного персонала.

К основным недостаткам цифровой имитации можно отнести следующие: ввиду отсутствия человека-оператора она не может быть использована для исследования конкретных инженерно-психологических проблем; при отсутствии математических моделей деятельности осуществление цифровой имитации требует значительной предварительной работы по подготовке машинного эксперимента, связанной с получением соответствующих математических моделей деятельности.

Интересный подход к исследованию и оценке сложных эргатических систем, имеющих стохастическую природу, представляет собой имитация на основе метода Монте-Карло, точнее, его модификация для эргатических систем, предложенная Зигелем и Вольфом. Подобная имитация посредством ЭВМ является в настоящее время эффективным средством изучения эргатических систем при воздействии изменяющихся во времени факторов. Еще раз подчеркнем, что как при реализации имитации по методу Монте-Карло, так и при цифровой имитации постановка эксперимента связана самым тесным образом с решением задачи математического моделирования деятельности.

Физическое моделирование получило широкое распространение в практике инженерно-психологических исследований и продолжает развиваться в настоящее время. В эксперимент органически включаются достижения теоретической и практической деятельности. Современное производство позволяет создать для инженерно-психологического эксперимента совершенную техническую базу, что в значительной степени увеличивает его познавательную силу и делает его надежным методом исследования. Тем не менее реализация метода физического моделирования связана с определенными трудностями.

Действительно, для каждого конкретного эксперимента нужен, как правило, целый комплекс аппаратуры как специального, так и более общего назначения. Создание этого комплекса или экспериментальной установки требует нередко длительной напряженной работы, затраты значительных средств и по этим причинам зачастую практически оказывается невозможным. В свою очередь специфика каждой конкретной установки накладывает отпечаток на эксперимент, по крайней мере, в двух направлениях. Во-первых, она определяет, как правило, более или менее односторонний характер получаемой информации. Во-вторых, она нередко приводит к тому, что наиболее интенсивный сбор информации ведется не там, где это требуется характером деятельности, а там, где есть достаточно надежные и эффективные орудия для этого сбора. Еще одна трудность заключается в том, что выбор для исследования посредством физического моделирования нескольких альтернативных схем организации деятельности из практически неограниченного множества возможных сам по себе представляет далеко не простую задачу, требующую для своего решения привлечения каких-либо других методов. Быстрый просмотр значительного числа альтернатив при физическом моделировании возможен лишь для очень простых случаев, так как переход от схемы к схеме, изменение параметров требуют построения новых экспериментальных установок, что не всегда возможно по приведенным выше соображениям.

Наконец, из-за временных ограничений при разработке системы не всегда может быть поставлен и полный инженерно-психологический эксперимент. Однако, несмотря на указанные ограничения, физическое моделирование остается одним из главных методов инженерно-психологического исследования и оказывает свое влияние на развитие любого другого метода. Именно на основе развития точного эксперимента стал возможен подход к решению проблемы проектирования деятельности с использованием математического моделирования деятельности. В инженерно-психологических исследованиях последних 20--25 лет этот метод занимает видное место. В настоящий момент математические модели «выступают как составная часть самой психологической теории... Математика служит в качестве средства связи психологии с другими науками и средства ее связи с практикой. Это последнее особенно очевидно, когда речь идет об инженерной психологии, поскольку, пользуясь ее данными, инженер должен производить те или иные расчеты, касающиеся деятельности человека в системе контроля (и управления). Но такие расчеты могут быть произведены только в том случае, если данные описаны языком, позволяющим сделать это» [44, с. 35].

Под математическим моделированием имеется в виду исследование деятельности человека-оператора путем построения ее математического описания, ее математических моделей и их последующего изучения.

Под математической моделью (ММ) деятельности оператора будем понимать совокупность соотношений (например, формул, уравнений, неравенств, логических условий и т. д.), которые связывают характеристики деятельности с параметрами соответствующей подсистемы (или системы в целом), исходной информацией и начальными условиями и способы изоморфно или гомоморфно отразить свойства деятельности человека в данной системе.

Обратим внимание на некоторые стороны метода математического моделирования, существенные в плане решения проблемы проектирования деятельности.

1. В процессе разработки сложных систем выявляются и описываются разнородные подсистемы и элементы, в которых протекают разные процессы, функционируют разные механизмы. Чтобы оценить и проанализировать всю систему в целом, необходимо установить связь между этими подсистемами и элементами, соединив в едином теоретическом описании различные процессы и механизмы. Это требует описания всех подсистем и элементов на одном языке посредством ММ. «Общим языком для всех специалистов,-- указывает Б. Г. Ананьев,-- все больше становится язык кибернетики и теории информации, с помощью которого можно в допустимых пределах найти общее в работе человека и автомата как управляющих систем или своеобразных кибернетических машин, определить эффективные условия передачи информации от человека « машине и от машины к человеку, оптимальные характеристики управления и регулирования во всей системе» [2, с. 24], т. е., по нашему определению, с достаточной степенью полноты решить проблему

2. Строгость математического подхода заставляет четко формулировать закономерности деятельности человека-оператора. Математическое моделирование открывает гораздо более широкие возможности по сравнению с возможностями, которые обеспечивает проведение инженерно-психологического эксперимента. Оно позволяет в более широких пределах проверять гипотезы, точнее судить о степени полноты и истинности имеющихся представлений, предсказывать существование новых явлений, выявлять необходимость постановки новых экспериментов и т. д.

3. Использование метода математического моделирования позволяет привлечь к инженерно-психологическим исследованиям, в том числе и к решению проблемы проектирования деятельности, мощный арсенал современных быстродействующих электронных вычислительных машин.

Таким образом, для решения задач ИПП деятельности оператора используется система методов. При этом методы, составляющие систему, не просто механически дополняют друг друга, но и диалектически взаимодействуют. Однако взаимодотюлни-мость и взаимодействие методов не снимают доминирующего влияния одного из них.

Известно, что методы формируются под воздействием концепций, господствующих в той или иной период развития знания. Поэтому в разное время доминирующее значение может приобретать тот или иной метод (группа методов). Для современного этапа развития инженерно-психологического исследования характерно использование методов, в основе которых лежит формализованное описание деятельности человека-оператора, особенно метода математического моделирования. Инженерная психология уже вступила на путь математического моделирования деятельности, но испытывает на этом пути много серьезных трудностей, причем зачастую не технического, а методологического порядка. К этим трудностям относятся сложные аспекты и противоречия в понимании природы метода математического моделирования. Поэтому целесообразно уточнить те пункты, которые являются отправными при использовании метода математического моделирования деятельности в процессе инженерно-психологического проектирования.