Психология труда

Дальнейшим развитием «Анализа звеньев» является методика, разрабатываемая П. Я. Шлаеном и его сотрудниками. Основное положение этой методики: размещение элементов индикации и органов управления желательно производить таким образом, чтобы по возможности максимально упорядочить маршрут их обзора, согласовав его с заранее установленной закономерностью, позволяющей оператору строить стратегию информационного поиска на мнемонической основе. В качестве указанной закономерности может выбираться последовательность, обладающая максимальной мнемоничностью с точки зрения траектории поиска («горизонтальный ряд», «вертикальный ряд», «наклонный ряд» и т. п.). Для количественной оценки оптимальности размещения элементов индикации и органов управления на пульте по критерию соответствия маршрута их обслуживания наиболее «мнемоничным» закономерностям предлагается специальный графоаналитический метод, позволяющий с помощью специальных графиков и эмпирической формулы определить дополнительные временные затраты оператора на поиск элементов индикации и органов управления при различной степени упорядоченности их размещения на пульте.

Суть этой методики состоит в следующем. В определенном масштабе вычерчивается развернутая фронтальная проекция передней панели пульта, на которой места размещения элементов индикации и органов управления отмечаются точками. С учетом различных характеристик «среднего» оператора (антропометрических, рабочей позы и т. д.) определяется точка, через которую проходит линия центрального визирования при угле наклона головы 0--5° и фиксации глаз в нулевом положении. К этой точке привязывается прямоугольная система координат, в которой задаются координаты всех элементов индикации и органов управления, используемых оператором в последовательности, предписанной алгоритмом работы. Известно, что зона с координатами по X, равными ±31°, а по Y--+23°, --33°, называется комфортной с точки зрения информационного поиска. Элементы индикации и органы управления, находящиеся вне указанной области, относятся к некомфортной зоне.

Для каждого элемента минимальные расстояния от осей X и Y с учетом знака откладываются на специальных графиках в последовательности, определяемой алгоритмом работы оператора. В каждой зоне на трафиках для оценки степени отклонения маршрута обслуживания от типовых закономерностей (горизонтальный, вертикальный или наклонный ряд) производится объединение элементов в непрерывный ряд, в составе которого каждый последующий элемент должен иметь коорди-нату, отличную от предыдущей на величину не более чем 3°. Одиночные элементы, не вошедшие в состав группы, условно принимаются за отдельную группу. По данным группирования рассчитывается первый показатель неупорядоченности

где n_гг(вг) -- число горизонтальных (вертикальных) групп; п_нг -- число наклонных групп; n_ур -- общее число уровней группирования; n_общ -- общее число элементов.

Для учета случайности и степени разброса элементов индикации и органов управления на пульте оператора вводится второй показатель, известный под названием критерия фон Неймана,

где a_i-- значение координаты X или Y для i-гo элемента; m_общ -- общее число шагов обслуживания.

Показатель К_х(у) подсчитывается для каждой зоны, затем частные показатели з_х(у) и K_x(y) объединяются в общий показатель Н, который представляет собой их полусумму и вычисляется сначала для каждой зоны, а затем с учетом взаимного влияния зон. Показатель Н используется для окончательной оценки общей неупорядоченности данного пульта.

Достоинства описанной методики -- в наглядности и возможности получения количественной оценки. Однако она обладает и целым рядом недостатков:

-- выбор начала координат субъективен,

-- точность замера координат невысока,

-- объединение элементов в группы субъективно,

-- подсчет показателя Н с учетом взаимного влияния зон сложен.

Несколько иначе подходит к количественной оценке неупорядоченности информационного поля Ю. Г. Фокин. По существу, он предлагает вычислять величину неопределенности выбора на информационном поле b требуемых элементов из а имеющихся. Показатель неупорядоченности информационного поля может быть вычислен тогда по формуле

где r -- количество элементов информационного поля, выбираемых в алгоритме независимо от выбора других элементов; х -- число элементов в оперативном поле; u -- количество упорядоченных последовательностей в алгоритме; i -- номер i-й упорядоченной последовательности; r_1i -- количество возможных направлений выбора последующих элементов; r_2i -- количество элементов в t-й упорядоченной последовательности; х_1i -- количество элементов в i-й упорядоченной последовательности, среди которых выбирается каждый элемент.

Следует заметить, что практическое использование показателя неупорядоченности Ю. Г. Фокина сопряжено со значительными трудностями, связанными с громоздкостью вычислений и отсутствием однозначности в определении параметров а и b.

С. В. Борисов предлагает оценку неупорядоченности информационного поля осуществить с позиций теории множеств. Коэффициент неупорядоченности, 'предложенный С. В. Борисовым, имеет вид

где nl -- число элементов, к которому мы обращаемся при реализации l-го алгоритма; М -- число алгоритмов, реализуемых на данной панели; г_l -- весовой коэффициент l-го алгоритма, определяемый методом экспертных оценок; с(l_эl_А) -- расстояние между двумя одинаковыми элементами эталонного и отображаемого множеств.

По своей физической сущности К_нп -- средневзвешенное расстояние между элементами l_э и l_А. Очевидно, что чем меньше К_нп для данного варианта размещения элементов, тем более приемлем этот вариант.

Важным достоинством предлагаемого метода является то, что процесс вычисления коэффициента неупорядоченности К_нп легко поддается алгоритмизации и может быть реализован на ЭВМ. В то же время неупорядоченность информационного поля пультов, на которых размещено небольшое количество органов индикации и управления, легко поддается счету. Существенным же недостатком является субъективность в выборе г_l.

Ни одна из описанных методик естественно не может претендовать на полноту и завершенность. Требуются еще значительные усилия, чтобы придать им достаточную методическую и научную строгость, причем эти усилия в первую очередь должны быть направлены на анализ психологических факторов. Именно такой анализ, как об этом свидетельствует опыт, может способствовать существенному повышению эффективности СОИ.

Значительный интерес для создания теоретических основ проектирования СОИ и средств ввода информации представляют идеи, касающиеся поиска возможностей расширения сенсорного входа в условиях опосредованного управления производственными процессами. Констатируя тот факт, что почти все существующие информационные модели являются моносенсорными или бисенсорными (их сигналы адресуются зрительному или зрительному и слуховому анализаторам), А. В. Филиппов предполагает, что отступление от этих традиционных, ставших нормой, способов представления информации будет способствовать повышению эффективности операторского труда при выполнении целого ряда задач. В качестве главной проблемы в этой связи выдвигается проблема формирования разномодальных сигналов в определенную систему, которая отображается на полисенсорной информационной модели.

Предлагаются три типа полисенсорных информационных моделей (ПИМ). Первый из типов ПИМ основывается на активирующих межанализаторных связях, что предполагает обусловленность сигналов информационной модели производственной средой. В зависимости от того, какое действие оказывают сигналы специально организованной среды, различаются две модификации этого типа ПИМ: а) ПИМ, включающие сигналы тонизирующего воздействия на ряд функциональных систем; б) ПИМ, где дополнительно вводится направленный сигнал, адресованный определенному анализатору.

ПИМ первого типа основаны на известном принципе дополнительности внешних и внутренних средств деятельности. ПИМ второго типа предполагают дублированное восприятие семантически однородной информации одновременно несколькими анализаторами. ПИМ третьего типа предусматривают независимое представление семантически неоднородной информации сигналами разных модальностей. Здесь также выделены две модификации. В первой -- семантически неоднородная информация оформляется в сигналах, рассчитанных на одновременный прием двумя и более анализаторами. Такое представление информации целесообразно в тех эргатических системах, где возможно накапливание определенной части информации. Во второй модификации семантически неоднородная информация предъявляется по двум (и больше) сенсорным каналам последовательно.

Синтез многокомпонентных СОИ -- в настоящее время во многом еще не формализованная процедура, хотя в ряде описанных выше методик -- в структурно-психологической концепции, структурно-лингвистической и некоторых других -- на различных его стадиях используются математические модели деятельности. Дальнейшая формализация здесь крайне необходима.

Интенсивное развитие теории систем отображения информации (и средств ввода информации) связывается с быстрым развитием и улучшением математических моделей деятельности. Лишь широкое использование математических моделей наряду с использованием других методов может привести к построению достаточно близких к оптимальным многокомпонентных СОИ.

Приведем несколько иллюстраций широких возможностей использования математических моделей деятельности при синтезе СОИ. X. Р. Джене и Р. У. Аллен с целью разработки теории СОИ применяли математические модели деятельности в режиме слежения, построенные на основе известной модели Мак Руера и Крендела. Исследовались 6 видов индикаторов. При этом было наглядно продемонстрировано, как тип индикатора влияет на параметры модели.

Математическая модель деятельности в режиме слежения, построенная с 'помощью аппарата оптимального управления, была успешно применена для выработки требований к отображаемой информации при пилотируемом приземлении с учетом воздействия случайных помех (влияние ветра, изменение динамических характеристик и т. д.). Она использовалась для различных классов летательных аппаратов, динамические характеристики которых были представлены линеаризованными уравнениями движения.

Метод моделирования может быть использован и при разработке отдельных видов интегральных индикаторов. Создаются индикаторы для управления сложными объектами на основе адекватной математической трансформации многомерного пространства состояния системы в обобщенный зрительный образ. Этот образ представляется на экране и всегда соответствует конкретному одномоментному состоянию системы. Он образуется набором линий различных цветов и графиков. Дополнительно может быть использовано звуковое дублирование. По экспериментальным данным, такой индикатор значительно облегчает задачу управления для оператора.

Математическая трансформация состояния объекта управления и внешней среды, реализуемая с помощью модели, функционирующей в ускоренном масштабе времени, как известно, положена в основу построения так называемых индикаторов предсказания, предложенных еще в 1962 г. Ч. Келли. Широкая экспериментальная проверка доказала эффективность применения при организации деятельности операторов специальных контуров для предварительного проигрывания решений на ЭВМ в ускоренном масштабе времени. В последние годы отмечается значительная интенсификация работ по созданию и отработке таких индикационных устройств. Создан адаптированный индикатор предсказания, который облегчает человеку-оператору решение задач опознания, диагностики и адаптации к изменяющимся условиям окружающей среды и к изменениям динамических характеристик объекта управления. В целях отработки такого индикатора проводилось несколько экспериментов. В первом эксперименте использовался индикатор, где отображение реального выхода управляемого объекта, развернутое :во времени, накладывалось на предсказываемые моделью выходные параметры объекта. Этот индикатор позволил оператору более быстро опознавать небольшие изменения выходных характеристик, которые предопределяли необходимость адаптации. Последующие эксперименты продемонстрировали, что индикатор предсказания более пригоден для случая адаптации к медленным непрерывным изменениям параметров управляемого объекта, например для случая изменения характеристик летательного аппарата при расходе топлива.

Заслуживает внимания идея В. А. Ганзена и А. А. Митьки-на об использовании математической модели моторного поля глаза для выбора оптимальных вариантов компоновки пультов. В ряде работ О. В. Ронжина и его сотрудников задача оптимизации структуры информационных полей (мнемосхем) решается с помощью привлечения теории графов. Ими предложена регулярная методика представления мнемосхем в виде планарных графов дли графов с минимальным числом пересечений и экспериментально продемонстрировано, что подобное представление облегчает обнаружение отклонений и повышает информационную пропускную способность оператора.

Оригинальная попытка применить теорию графов для оптимальной компоновки рабочего места человека-оператора предпринята Г. В. Суходольским. Под оптимальной компоновкой рабочего места оператора он понимает такую, при которой достигается максимальное быстродействие человека-оператора с минимальной вероятностью ошибок. Утверждается, что предполагаемый метод позволяет решать задачу компоновки рабочего места оператора вручную за 2--3 часа, учитывая все необходимые инженерно-психологические рекомендации. Метод основывается на предметно-функциональной (ПФ) модели деятельности, понимаемой как ориентированный стохастический мультиграф, вершины которого определены в виде материально-технических и людских средств контроля и управления, а ребра -- в виде пространственных перемещений человека, а также поступающей к нему и исходящей от него информации. Процедура оптимальной компоновки рабочего места в этом случае состоит из двух этапов -- подготовительного и основного.

На подготовительном этапе выполняется следующее:

1) устанавливаются габариты выбранных средств контроля и управления с учетом допусков на монтаж и инженерно-психологических норм; сами средства замещаются плоскими отображениями (макетами), сохраняющими форму «лицевой» части и установленные габариты;

2) выбираются размеры (с запасом) и форма пространства рабочего места; выполняется его плоская развертка;

3) формируется список существенных требований, причем требования в списке упорядочиваются в соответствии с матрицей смежности вершин ПФ-модели, и, кроме того, разные требования, относящиеся к одному и тому же средству, упорядочиваются по их значимости.

Основной этап состоит в последовательном размещении плоских отображений средств контроля и управления в плоскости развертки рабочего места. При этом под размещением понимается фиксация центра тяжести макета средства в некоторой точке макета рабочего места. Задача в таком случае, по существу, сведена к исследованию по типу транспортно-распределительных систем, допускающих графо-матричные, всегда моделируемые представления. Теория решения таких задач достаточно развита в рамках линейного и нелинейного программирования. Постановка задачи не является новой в инженерной психологии. Эта задача была сформулирована еще в 50-х годах, но в последние годы разрабатывается достаточно интенсивно. Для такого подхода необходимо, чтобы были строго определены все алгоритмы деятельности человека-оператора и был известен набор используемых средств контроля и управления. Однако работа по составлению алгоритмов и выбору средств весьма трудоемка, поэтому такой подход может быть применен к ограниченному числу простых задач.

К сожалению, в большинстве приведенных работ, связанных с формализацией инженерно-психологического синтеза многокомпонентных СОИ, не приводятся данные об его эффективности. Это свидетельствует о том, что применяемые аналитические методы пока недостаточно тщательно проработаны и не обладают требуемой строгостью.

В процессе проектирования многокомпонентных систем и средств отображения информации для АСУ ТП обычно возникает необходимость выбрать наилучший проект. Однако практически исключается возможность сделать такой выбор на основе экспертных оценок. Традиционный в инженерной психологии метод поэлементной оценки СОИ также не дает полной характеристики преимуществ того или иного варианта информационной системы в целом. В настоящее время наиболее эффективен метод экспериментальной оценки вариантов многокомпонентного СОИ, при организации которой должны учитываться назначение СОИ, функции операторов, специфика решаемых ими оперативных задач, контингент использующих СОИ операторов (в частности, уровень их подготовки), внешние (гигиенические) условия деятельности, динамические и другие эксплуатационные свойства управляемых объектов.

Анализ актуальных проблем психологии труда и инженерной психологии, рассмотрение методов их решения свидетельствует о том, что эти дисциплины в настоящее время выдвинулись на передний план при проектировании, разработке и эксплуатации современной техники. Учет достижений психологии труда и инженерной психологии необходим для создания эффективных средств комплексной механизации и автоматизации производственных процессов, развития автоматизированных систем управления, широкого внедрения ЭВМ во все отрасли народного хозяйства, применения передовой технологии.

Пути и способы решения конкретных задач, изложенные в данном пособии, должны стать составной частью арсенала средств, которыми должен овладеть квалифицированный специалист--- инженерный психолог и психолог труда.

УКАЗАТЕЛЬ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Авиационные цифровые системы контроля и управления./Под ред. В. А. Мясникова, В. П. Петрова. Л., 1976.

2. Ананьев Б. Г. Человек как предмет познания. Л., 1969.

3. Анохин П. К. Философские аспекты теории функциональной системы.-- В кн.: Философские проблемы биологии. М., 1973.

4. Ахутян В. М., Н афту ль ев А. И. Математическое моделирование деятельности человека-оператора при разработке эрратических систем.-- В кн.: Человек и общество. Л., 1972. Вып. 1.1.

5. Белешев С. Д., Г урви ч Ф. Г. Экспертные оценки. М., 1973.

6. Бобнева М. И. Инженерная психология и дизайн.--В кн.: Вопросы технической эстетики. М., 1970. Выго. 2.

7. Борисов С. В. Количественная оценка систем человек--среда -- военная техника. Харьков, 1975.

8. Бушурова В. Е., Нафтульев А. И. Проблема проектирования деятельности человека-оператора в системах управления и методы ее решения.-- В кн.: Человек и общество. Л., 197:2. Вып. 11.

9. Эргономика. М., 1971.

10. Венда В. Ф. Инженерная психология и синтез систем отображения -информации. М., 1975.

11. Венда В. Ф., Нафтульев А. И., Рубахин В. Ф. Организация труда операторов. Инженерно-психологические аспекты. М., 1978.

12. Военная инженерная психология. М., 1970.

13. Войскуяски й А. Е. Психолингвистические аспекты общения человека с ЭВМ.--В кн.: Человек и ЭВМ. М., 1973.

14. Вудсон У., Коновер Д. Справочник по инженерной психологии для инженеров и художников-конструкторов. М., 1968.

15. Ганзея В. А., Митькин А. А. Модели моторного поля газа.-- В кн.: Сенсорные и сенсомоторные процессы. М., 1972.

16. Губинекий А. И., Евграфов В. Г. Эргономическое проектирование судовых систем управления. Л., 1977.

17. Дубровский В. Я., Щедровицкий Л. П. Проблемы системного инженерно-психологического проектирования. М, 1971.

18. Завалова Н. Д., Ломов Б. Ф., Пономаренко В. А. Принцип активного оператора и распределение функций между человеком и автоматом.-- Вопр. психол., 1971, № 2.

19. 3араковский Г. М. и др. Введение в эргономику. М., 1974.

20. Зигель А., Вольф Дж. Модели группового поведения в системе человек--машина. М., 1973.

21. Зинченко В. П., Майзель Н. И., Назаров А. И., Цветков А. А. Анализ деятельности человека-оператора.-- В кн.: Инженерная психология. М., 1964.

22. Зинчекко В. П., Myнипов В. М. К теории эргономики. Техническая эстетика. М., 1977, № 6.23. Зинченко В. П., Мунипов В. М., Смолян Г. Л. Эргономические основы организации труда. AL, 1974.

24. 3инченко В. П., Мунипов В. М. Человеческий фактор в современной технике (Методологические проблемы эргономики).-- Вопр. философии, 1972, № 11.

25. Журавлев Г. Е. Структура эксперимента по вероятностному прогнозированию.-- В кн.: Вероятностное прогнозирование в деятельности человека. М., 1977.

26. Инженерная психология./Под ред. Г. К. Середы. Киев, 1976. 308 с.

27. Инженерная психология (теория, методология, практика). М., 1977.

28. Инженерно-психологическое проектирование АСУ./Под ред. А. И. Прохорова. Киев, 1973.

29. Китае в Н. Н. Групповые экспертные оценки. М., 1975.

30. Крок И. С. Ранжирование факторов, влияющих на работу оператора со средствами отображения. --* В кн.: Инженерная психология в приборостроении. 2-я Ленинградская конференция. Л., 1972.

31. Крон Г. Исследование сложных систем по частям -- диакоптика. М., 1972.

32. Крылов А. А. Обработка информации в операторной деятельности.--Автореф. докт. дисс. Л., 1972.

33. Крылов А. А. Человек в автоматизировакных системах управления. Л., 197(2.

34. Крылов А. А. Системный подход как основа исследований по инженерной поихологии и психологии труда.-- В кн.: Методология исследований по инженерной психологии и психологии труда. М., 1974.

35. Крылов А. А., Нафтульев А. И., Ч ер ейский М. М. Психология и проектирование диалога человека с ЭВМ.-- В кн.: Психология--производству и воспитанию. Л., 1977.

36. Кузьмин В. П. Принцип системности в теории и методологии К. Маркса, М., 1976.

37. Леонтьев А. Н. Автоматизация и человек.-- В кн.: Психологические исследования. М., 1972. Выл. 2.

38. Леонтьев А. Н. Деятельность, сознание, личность. М., 1975.

39. Леонтьев А. Н., Ломов Б. Ф., Кузьмин В. П. Актуальные задачи психологической науки.-- Коммунист, 1976, № 6.

40. Литва к И. И., Ломов Б. Ф., Соловейчик И. Е. Основы построения апиартуры отображения в автоматизированных системах. М., 1975.

41. Ломов Б. Ф. Человек и техника. М., 1966.

42. Ломов Б. Ф. Инженерная психология в СССР.-- В кн.: Проблемы инженерной психологии. М., 1967.

43. Ломов Б. Ф. Состояние и перспективы развития психологии в СССР.-- Вопр. психол., 197:1, № 5.

44. Ломов Б. Ф. О роли практики в развитии теории общей психологии.-- Вопр. психол., 1971, № 1.

45. Ломов Б. Ф. О системном подходе в психологии.-- Вопр. психол., 1975, № 2.

46. Ломов Б. Ф. Решения XXV съезда КПСС и задачи советской психологии.-- Вопр. психол., 1976, № 6.

47. Мей стер Д., Рабидо Дж. Инженерно-психологическая оценка при разработке систем управления. М., 1970.

48. Меньшов А. И., Рыльский Г. И. Человек в системах управления летательными аппаратами. М., 1976.

49. Методология исследований по инженерной психологии и психологии труда. Л., 1974. Ч. 1. 1975. Ч. 2.

50. Морган К., Кук Д., Чапанис А., Ланд М. Инженерная психология в применении к проектированию оборудования. М., 1971.

51. Нафтульев А. И. Проблема проектирования деятельности чело-

века-оператора и методы ее решения.-- В кн.: Инженерно-психологическая оценка сложных систем. Харьков, 1973.

52. Нафтульев А. И. Три концепции инженерно-психологического проектирования.-- Вестн. Ленингр. ун-та, 1975, № 23.

53. Нафтульев А. И. Инженерно-психологическое проектирование средств отображения и ввода информации.-- В кн.: Инженерно-психологическая оценка сложных систем. Харьков, 1973.

54. Нафтульев А. И., Ронжин О. В. О приложимости методов теории информации к задачам исследования и разработки эргатических систем.-- В кн.: Человек и общество. Л., 1971. Вып. 9.

55. Николаев В. И. Информационная теория контроля и управления (В приложении к судовым энергетическим -установкам). Л., 1973.

56. Новик й. Б. Вопросы стиля мышления в естествознании. М., 1975.

57. Основы инженерной психологии./Под ред. Б. Ф. Ломова. М., 1977.

58. Отображение информации в информационно-измерительных и управляющих системах. Киев, 1972.

59. Практикум по инженерной психологии. Л., 1978.

60. Ронжи н О. В. Информационные методы исследования эргатических систем. М., 1976.

61. Сакман Г. Решение задач в системе человек -- ЭВМ. М., 1973.

62. Синглтон У. И. Введение в эргономику. Женева, 1974.

63. Смол н Г. Л. Человек и ЭВМ.-- Вопр. филос., 1973, № 3.

64. Суходольский Г. В. Метод экспертной инженерно-психологической комплексной оценки средств контроля и управления.-- В кн.: Отраслевая стандартизация эргономических норм и требований. Научно-технический семинар. Новосибирск, 1972.

65. Укреплять взаимосвязь общественных, естественных и технических наук.-- Коммунист, 1977, № 6.

66. Филиппов А. В. Сенсорная основа трудовой деятельности человека и изменения ее структуры под влиянием развивающейся техники.-- Авто-реф. докт. дисс. Л., 1973.

67. Фокин Ю. Г. Сравнительный анализ методов количественной оценки надежности и эффективности систем. Предпринт доклада. Л., 1971.

68. Чачко А. Г. Производство. Язык. Человек. Проблемы отображения

информации. М., il977.

69. Человек и ЭВМ (психологические проблемы автоматизации управления./Под ред. О. К. Тихомирова. М., 1973.

70. Юдин Б. Г. Становление и характер системной ориентации.-- В кн.: Системные исследования. М., 1972.

Размещено на Allbest.ru