Инженерная психология - это сравнительно молодая отрасль психологии, которая возникла на стыке с техническими науками и стремительно развивается. ее появление обусловлено социально-экономическими потребностями общества, уровнем его научно-технического развития, а также достижениями в других сферах психологии, физиологии, системотехники, кибернетики и др.

Технический прогресс в промышленности, в транспортной отрасли, в энергетике и в военном деле сопровождается возрастанием роли человека в обеспечении высокой эффективности производства. Механизация и автоматизация производственных процессов, внедрения вычислительной техники и информационных технологий в корне меняют деятельность человека, выдвигая к ней новые, более высокие, требования, увеличивая при этом экономическую и социальную значимость результатов ее деятельности. Одновременно принцип гуманизации трудовой деятельности определяет необходимость создания нормальных условий для повышения работоспособности человека, сохранения его здоровья, гармоничного развития личности профессионала. Для достижения этой цели нужно обладать определенной информацией о взаимодействии человека и техники в различных условиях внешней среды и целенаправленно ее применять в практике проектирования, создания и эксплуатации систем "человек - машина".

Предпосылки возникновения

Упоколиннях менялись и совершенствовались орудия труда человека. Многие виды человеческой деятельности предыдущих времен требовали высокой координации движений и значительных затрат физических сил, ловкости. Поэтому согласование действий человека и техники сводилось к учету необходимых анатомических и физиологических особенностей человека в процессе создания и использования орудий труда. Эти вопросы рассматривала специальная наука - физиология труда.

В начале XX века, с появлением новых технических средств появились и новые виды трудовой деятельности человека - вождение автомобиля, локомотива, самолета, парохода, трамвая и тому подобное. Изменение характера взаимодействия человека с техникой обусловила возникновение новых задач по изучению роли психологических и психофизиологических особенностей человека по обеспечению ее профессиональной деятельности. Решение этих вопросов было возложено на новую научную дисциплину - психологию труда. Исследование психофизиологических и психологических особенностей профессиональной деятельности связаны с именами И. М. Сеченова. Д. И. Менделеева, И. П. Павлова, В. М. Бех-терева и других. И. М. Сеченов первым обосновал важность использования научных данных о человеке для рационализации его трудовой деятельности; изучал рефлекторную природу психических процессов в трудовых актах; разработал понятие "активного отдыха" как средства повышения работоспособности человека; осветил проблему взаимодействия органов чувств; создал теорию автоматизированных движений. Д. И. Менделеев еще в 1875 отстаивал необходимость применения гондолы аэростата как средства защиты организма человека. И. П. Павлов и В. М. Бехтерев раскрыли информационную природу сигнала и образа ситуации, акцент на значении мотива для деятельности человека. В трудах В. М. Бехтерева, а. Ф. Лазурского, А. П. Нечаева отражено общие и индивидуальные особенности работоспособности и усталости, а в трудах С. М. Богословского, П. К. Енгельмаера, Ф. Ф. Эрисмана значительное внимание уделено методам изучения психологических, физиологических и гигиенических особенностей различных видов трудовой деятельности и классификации профессий. Существенное влияние на развитие прикладных исследований по психологии имели работы Ф. Тейлора по организации управления производством, нормирования труда, профотбора в условиях быстрого распространения психотехники. Специалисты этого направления провели много исследований с целью рационализации и регуляции труда человека, изучение индивидуальных различий в дифференциальной психологии и использования их для профотбора, рационализации режима труда, формирование трудовых навыков, организации рабочего места специалиста. Основные задачи, принципы и методы профессиографии, рекомендации по проведению профотбора и профориентации были освещены в книге Г. Мюнстерберга "Основы психотехники" (1922 г.).

В 1918 гг. Под руководством В. М. Бехтерева в Петрограде организовано Институт по изучению мозга и психической деятельности, в котором создана лаборатория труда, а в 1919 г.. - Лаборатории рефлексологии труда, психологии профессиональных групп. В 1920 г.. Основано Центральный Институт труда под руководством А. К. Гастева. На основе учения И. М. Сеченова и И. П. Павлова разработана система представлений об организации двигательной активности человека, построение ее движений, решен ряд вопросов по стандартизации рациональных мер обучения и трудовой деятельности человека с учетом его биологических и психологических особенностей.

В 20-х годах на многих крупных предприятиях промышленности и транспорта были созданы лаборатории психотехники. Под руководством А. Е. Брусиловского, С. Г. Геллерштейном, 1. Н. Шпильрейна осуществлен цикл исследований по профотбора с целью изучения динамики работоспособности и усталости, рационализации рабочего места проводников, телефонистов, морских штурманов, обоснованы требования к расположению оборудования в кабине самолета.

Позже Н. М. Добротворский, Н. В. Зимин, К. К. Платонов, которые начинали свою научную деятельность в этих лабораториях, своими трудами определили направления развития авиационной инженерной психологии.

В 1921 г.. В Москве состоялась I Всероссийская инициативная конференция по научной организации труда. Начато издание журналов "Организация труда", "Психофизиология труда и психотехника", а с 1932 г.. - "Советская психотехника".

В 1927 г.. Было создано Всероссийское психотехнического общество.

Таким образом, технический прогресс и развитие вызвали актуализацию проблемы профессионального отбора, которая стала центральной в такой научной области знаний, как физиология и психология труда. Основные задачи психологии труда в прикладных исследованиях - это гуманизация труда и повышения его производительности, то есть профилактика профессиональной деятельности личности, производственного травматизма, создание условий для всестороннего развития работника, выявление его способностей.

Психология труда и психотехника имеют целью не только решение задач профориентации, профконсультации, профотбора и профобучения, но и формирование комплексного подхода к изучению и рационализации трудовой деятельности.

Но чрезмерное увлечение тестированием, механическое использование тестов без раскрытия и анализа содержательной части полученных экспериментальных данных не позволили психотехнике оформиться в самостоятельное научное направление. Кроме того, доминирующие в то время идеологические установки не способствовали развитию не только психотехники и педологии, но и психологии в целом.

Дальнейшее развитие технического прогресса сопровождался возникновением в середине XX века серьезных противоречий между потребностями производства, быстро набирало темпы, и его научным обеспечением. Внедрение автоматизированных систем управления (АСУ) в различных отраслях народного хозяйства существенно изменило структуру профессиональной деятельности человека. Отныне преобладали не энергетические, а информационные функции, то есть функции программирования, управления, контроля, предсказания функционирования и развития производственных процессов. Изменения характера трудовой деятельности по-другому поставили проблему взаимодействия человека с техническими средствами производства. С одной стороны, применение техники расширило возможности человека, а с другой - техническое усложнение самой техники, рост скоростных параметров ее действия и, разумеется, уменьшение времени деятельности самого человека привели к возникновению новых проблем.

Совершенствование техники путем улучшения ее параметров в рамках существующих технологий было связано с интенсификацией технологических процессов, с воздействием на организм человека неблагоприятных факторов (монотония, шум, вибрация и т. Д.). Все это обусловило дополнительные нагрузки для человека, заставляя ее работать на пределе психофизиологических возможностей.

Ситуация существенно обострилась в годы Второй мировой войны, когда новую технику не эффективно использовать даже хорошо обученные специалисты. Требования, которые к ним предъявляли, превышали их психофизиологические возможности. Это привело к многочисленным авариям, тщательный анализ которых показал, что они произошли вследствие ошибок, которые допускала человек из-за неправильно спроектированную технику. Итак, с исчерпанием возможностей профессионального отбора и обучения специалистов на первый план выступила проблема приспособления техники и условий труда к человеку.

С развитием и совершенствованием техники росло и значение человеческого фактора на производстве. Функционирования технических устройств и операции человека с ними уже рассматривались во взаимосвязи, что привело к формированию понятия системы "человек - машина" (СЧМ). Системы "человек - машина" принадлежат к системам, в которых функционирование машины и деятельность человека связаны единым контуром регулирования. Требования, которые выдвигают СЛВ к человеку, касаются не столько анатомических и физиологических, сколько психологических свойств человека. Именно от них в основном зависит информационное взаимодействие человека с машиной. В современном производстве человек, освобождаясь от трудоемких процессов, отвечает за эффективность работы всей системы. "В век автоматизации, - пишет академик А. И. Берг, - человек стал одним из звеньев новой цепи: машина --керуюча система - человек. Эта цепь осложняется, когда автоматика управляет многими машинами, потоковыми линиями, цехами, заводами. Не существует безотказно работающих механизмов и машин. В такой же степени это касается средств ручного и еще больше - средств автоматического управления. Отказ, даже временная, в работе любого звена (а в таком цепи нет важных или неважных звеньев) требует немедленного вмешательства и выполнения ряда операций управления, и притом часто за слишком короткий срок, превышающий физические и психологические возможности человека "(44]. Это во-первых.

Во-вторых, практика показывает, что предусмотреть все ситуации невозможно, и поэтому руководящая и организующая роль в управлении остается за человеком. Только человек способен творчески мыслить, что помогает ей решать сложные проблемные ситуации, новые, не предусмотренные программой задачи. Несколько примеров. В первом американском орбитальном полете космонавт Глен в связи с отказом автоматики вынужден был взять управление кораблем на себя и осуществить его посадку. Полеты кораблей "Френдшип-7" и "Восход-2" могли бы закончиться трагически, если бы космонавты не воспользовались ручным управлением.

Американские исследователи подсчитали, что надежность автоматизированных систем при полете вокруг Луны составляет лишь 22%, а с участием человека - 70% и возрастает до 93%, если человеку дать возможность ликвидировать недостатки в работе различных систем.

О важности инженерно-психологического, эргономичного подхода к проектированию систем "человек - машина" свидетельствуют данные американской статистики: 40% общего количества отказов при испытании ракет, 63,6% - на морском флоте, почти 81% - в авиации, что обусловлено ошибками человека в управлении.

По данным ООН ежегодно 250 тыс. Человек погибают в автокатастрофах, а более 7 млн получают травмы. Кроме этого, доказано, что в около 80% случаев такие аварии происходят в результате неадекватных действий человека. По данным английского психолога и социолога Л. Г. Кларка, вследствие нервно-психических заболеваний операторы и диспетчеры АСУ теряют трудоспособность в возрасте 40-45 лет, ведет к значительным экономическим и социальным потерям для общества | 18].

Расчеты показывают, что с учетом требований и рекомендаций инженерной психологии и эргономики время работы оператора может сократиться не менее чем на 30%, то есть может быть повышена производительность труда в 15- 20% +1181.

В марте 1957 на Всесоюзной конференции по вопросам психологии труда в Москве было принято решение о переходе от психотехнического направления исследования трудовой деятельности в психологии труда в современном ее понимании. Кроме этого, были определены самостоятельную отрасль психологических исследований - инженерную психологию. Уже в 1959 году. Появилась лаборатория инженерной психологии в Ленинградском государственном университете, которую возглавил Б. Ф. Ломов.

Следует отметить, что в США и Англии такие лаборатории появились еще в середине 40-х годов. их деятельность связана с именами таких известных ученых, как А. Чапанис, К. Морган, Г. Слейт, К. Крейк. В 1945 г.. Лабораторию инженерной психологии ВВС США возглавил известный ученый П. Фиттс, а лабораторию ВМФ США - Ф. Тейлор. В 1957 гг. В США было создано Общество инженерных психологов.

В течение 1960-1965 гг. Были созданы лаборатории инженерной психологии в Московском государственном университете, специальные группы в Киевском, Харьковском и Тбилисском университетах, отдельные отделы в ВИДЕ технической эстетики, в Институте авиационной и космической медицины. С 1964 г.. Регулярно проводились научные конференции по инженерной психологии.

В Академии наук Украины эта отрасль психологии начала развиваться в русле исследований по кибернетике и систем управления в Институте автоматики, а затем и в Институте кибернетики АН Украины. В Институте психологии Российской Академии наук (РАН), позже АН СССР, лабораторию инженерной психологии была создана в 1973 г.. По инициативе Б.Ф.Ломова и В. Ф. Рубахина.

До 60-х годов основные исследования направлены на анализ психофизиологических особенностей восприятия информации, ее обработки, принятия решений и выполнения моторных действий. С середины 60-х годов ученые пытались совместить эти исследования в поиске общих характеристик и оценок деятельности человека и системы "человек - машина" вообще.

С 70-х годов началась интеграция всех инженерно-психологических исследований с целью разработки методов проектирования СЛВ и оценки ее функционирования, а также анализа и оценки эффективности совместной деятельности операторов.

Таким образом, внедрение и эксплуатация новой техники и технологий выдвинули и новые проблемы, стали причиной появления и развития такой отрасли знаний, как инженерная психология. Первая из них - это существенное отличие между проектировочной и эксплуатационной надежностью системы "человек - техника - среда". Вторая - рост нервно-психических заболеваний, вызванных так называемым "индустриальным стрессом". Третья - рост травматизма на производстве, в транспорте и в быту. Четвертая - высокая текучесть кадров из-за недовольства работника своим трудом, отсутствие возможностей развития личности работника, а также наличие "психологического барьера" по новым видам автоматизированной деятельности.

Таким образом, на стыке психологических и технических наук возник комплекс специальных теоретических и прикладных проблем, связанных с созданием комбинированных систем "человек - машина". Решение этих проблем только инженерными методами стало невозможным. Необходимо было иметь информацию о психической деятельности человека в современных технических системах, комплексах для совершенствования их проектирования, создания, эксплуатации, транспортировки, ремонта и т. Потребность в определении этой информации и обусловила появление новой отрасли знаний - инженерной психологии.

Инженерная психология - это научная дисциплина, изучающая объективные закономерности процессов информационного взаимодействия человека и техники с целью использования их в практике проектирования, создания и эксплуатации СЧМ.

В инженерной психологии рассматриваются сложные системы "человек - машина", которые имеют следующие особенности:

o управление объектом осуществляется дистанционно, то есть информация об объекте ограничено и в пространстве, и во времени, и отображается с помощью информационных моделей;

o человек не имеет жесткой программы своих действий, поскольку невозможно предусмотреть все профессиональные задачи и способы их решения;

o оператор при выполнении функций управления преимущественно работает в режиме дефицита времени;

o большая ответственность за принятие решений создает значительное психическое напряжение, которое негативно влияет на эффективность профессиональной деятельности оператора;

o профессиональная деятельность оператора СЛВ связана с решением задач, требующих прогностических, антиципуючих оценок.

Достижение главной цели - высокой эффективности СЛВ - выполнение двух основных условий:

o улучшения технологических характеристик трудового процесса;

o улучшение условий труда и характеристик трудового процесса, которые стимулируют трудовую активность человека и, как результат, определяют его отношение к труду.

Улучшение технологических характеристик трудового процесса можно достичь путем: минимизации времени использования отдельных действий или операций трудового процесса;

предотвращения грубых ошибок, которые вызывают аварии;

минимизации вероятности ошибок, которые могут влиять на состояние оператора, на ход технологического процесса или на качество конечного продукта;

предотвращения нагрузкой, которые ухудшают функциональное состояние человека или негативно влияют на здоровье, то есть поддержание необходимой работоспособности человека в заданном времени ее работы.

Стимулированию трудовой активности человека способствовать: повышение надежности функционирования технических систем; рациональная конструкция техники;

соответствие уровня подготовки оператора уровню сложности технических систем;

эстетический вид технических систем и производственных помещений;

минимизация воздействия вредных внешних факторов. Трудовая активность стимулируется не только улучшением характеристик трудового процесса, но и социальными условиями вообще, что определяет общее отношение человека к труду.

Предмет и основные понятия инженерной психологии.

Инженерная психология – направление, возникшее на базе изучения психологии труда и технических наук. Инженерная психология изучает вопросы взаимодействия, взаимного согласования возможностей человека и современной техники в рамках единой системы «человек-машина-среда» (СЧМС). Согласование человека с техникой происходит на разных уровнях, соответственно изучают его разные дисциплины (См. Схему)

Как мы видим, поначалу человек использовал для управления техникой свою мускульную силу. Требовалась: физическая сила, высокая координация движений, ловкость. Было важно: форма орудий труда, влияние рабочей деятельности на состояние организма...

В начале ХХ века появились новые виды трудовой деятельности (управление автомобилем, самолетом), которые требовали учета не только антропометрических и физиологических качеств человека, но и главным образом его психологических качеств – скорость реакции, особенности памяти и внимания, эмоциональная установка и т.д. изменение характера в\д человека и техники привело к появлению психологии труда. Она изучает психологические особенности трудовой деятельности человека и формирования у него профессионально важных качеств для повышения производительности труда.

Наконец, широкое внедрение автоматизированных систем управления (АСУ) в различных отраслях заставило психологию обратить внимание на человека-оператора.

Инженерная психология решает следующие задачи : 1. рациональная организация деятельности людей в системах «человек-машина», предназначенных для управления и обработки информации;

2. целесообразное распределение функций между управляющим и обслуживающим персоналом и техническими средствами автоматизации;

3. оптимизация процессов информационного обеспечения и принятия решения.

В решении этих задач инженерная психология основывается на данных смежных наук, таких, как психология личности, психология труда и др., а также тесно взаимодействует с системотехникой и инженерными дисциплинами.

Эргономика - (от греч. érgon - работа и nómos - закон), научная дисциплина, комплексно изучающая человека (группу людей) в конкретных условиях его (их) деятельности в современном производстве. Поэтому при проектировании новой и модернизации существующей техники особенно важно заранее и с максимально доступной полнотой учитывать возможности и особенности людей, которые будут ею пользоваться.

Система «человек-машина-среда» состоит из:

машины (М) – все то, что искусственно создано руками человека для удовлетворения своих потребностей (технические устройства, информационное обеспечение и т.д.);

человека (Ч) - человека - оператора, который при взаимодействии с машиной выполняет определенные функции управления для достижения поставленной цели;

среды, которую условно можно разбить на два вида – окружающую среду (ОС) и социальную среду (СС).

Окружающая среда характеризуется такими основными параметрами, как микроклимат, шум, вибрация, освещенность, запыленность, загазованность и т.д.

Социальная среда характеризуется социально– экономическими и политическими отношениями в обществе.

Человек и машина, при своем взаимодействии, составляют подсистему в рамках СЧМС, которая называется система «человек-машина» - СЧМ.

Основу классификации СЧМ составляют четыре группы признаков:

целевое назначение системы;

характеристики человеческого звена;

тип машинного звена;

тип взаимодействия компонентов системы.

По целевому назначению СЧМ делятся на:

управляющие, в которых основной задачей человека является управление машиной;

обслуживающие, в которых задачей человека является контроль за состоянием машины;

обучающие - выработка у человека определенных навыков;

информационные - поиск, накопление или получение необходимой информации;

исследовательские - анализ тех или иных явлений.

По характеристикам человеческого звена СЧМ делятся на:

моносистемы, в состав которых входит один человек;

полисистемы, в состав которых входит целый коллектив и взаимодействующий с ним комплекс технических устройств.

Полисистемы можно подразделить на паритетные и иерархические (многоуровневые).

В паритетных системах между членами коллектива нет подчиненности и приоритетности.

В иерархических СЧМ устанавливается организационная или приоритетная иерархия взаимодействия человека с техникой.

Деятельность человека-оператора.

Деятельность человека-оператора представляет собой процесс достижения поставленных перед СЧМ целей, состоящий из упорядоченной совокупности выполняемых им действий. Особенности операторской деятельности :

Человек должен управлять все большим числом объектов, что усложняет оценку их состояний, организацию контроля и управления.

Человек все более удаляется от управляемых объектов и процессов, не может воспринимать их непосредственно. Поэтому он общается с имитирующими их образами, или информационными моделями. Он должен постоянно декодировать информацию.

Растут требования к быстродействию человека и одновременно к надежности его работы.

С физиологической точки зрения операторская деятельность – качественно новый вид деятельности. Главная функция оператора – анализ обстановки и принятие решения.

Растет степень ответственности за выполняемые действия.

Нарушаются привычные условия работы человека. Уменьшение мышечной работы. Использование малых групп мышц. Социальная изоляция.

Требуется высокая готовность к экстренным действиям. При этом переработка большого количества информации за короткий промежуток времени. Это приводит к перегрузкам и стрессу.

Различают несколько типов операторской деятельности :

оператор-технолог – человек непосредственно включен в технологический процесс;

оператор-манипулятор – основная роль деятельности человека это сенсомоторная регуляция (управление манипуляторами, железнодорожным составом и т.д.);

оператор-наблюдатель – классический тип оператора (диспетчер транспортной системы, оператор радиолокационной станции и т.д.);

оператор-исследователь – исследователи любого профиля;

оператор-руководитель – организаторы, руководители различных уровней, лица принимающие ответственные решения.

По типу машинного звена условно можно выделить два вида признаков:

информационные - машины, обеспечивающие обработку информации и решающие задачи духовного плана;

материальные – машины, обрабатывающие материальные носители.

По типу взаимодействия компонентов системы в СЧМ выделяют два вида:

информационное – взаимодействие, обусловленное передачей информации от машины к человеку;

сенсомоторное – взаимодействие, направленное от человека к машине для выполнения поставленной цели.

Инженерная психология –научная дисциплина, изучающая объективные закономерности процессов информационного взаимодействия человека и техники с целью использования их в практике проектирования, создания и эксплуатации системы «Человек-машина» (СЧМ).

Целью инженерной психологии является обеспечение эффективного информационного взаимодействия человека-оператора с техническим средством, повышение производительности труда путем гуманизации техники и технологии.

Главной задачей инженерной психологии является разработка оптимальных методов и средств разрешения противоречий между технологическими процессами и техникой с одной стороны, и трудовой деятельностью человека – с другой, возникающих в процессе развития производства.

С инженерной психологией тесно связана эргономика. Эргономика (от греческого «ergon» – работа и «nomos» – закон, термин введен в Англии в 1949 году) – наука о приспособлении орудий и условий труда к человеку. Она изучает функциональные возможности и особенности человека в трудовых процессах с целью создания оптимальных условий, в которых труд становится высокопроизводительным и эффективным, а также безопасным.

Эргономика – область знаний, комплексно изучающая трудовую деятельность человека в системе « Человек - техника - среда» (СЧТС) с целью обеспечения ее эффективности, безопасности и комфорта.

Под термином «человек-оператор»в эргономике и инженерной психологии понимается человек, осуществляющий трудовую деятельность, основу которой составляет взаимодействие с предметом труда, машиной и внешней средой (для эргономики) посредством информационной модели и органов управления (инженерной психологии).

Структурная схема системы «Человек-машина»

Рассмотрим, как работает такая система. На средствах отображения информации (СОИ) РЭС отображается не само состояние объекта управления, а имитирующий его образ, называемый информационной моделью , которая в голове оператора преобразуется в оперативный образ или концептуальную модель (conception – представление, понятие).

Информационная модель – это организованное в соответствии с определенной системой правил отображение предмета, СЧТС, внешней среды и способов воздействия на них. На основе восприятия информационной модели в сознании оператора формируется образ состояния управляемого объекта.

На «входе» человека имеются рецепторы, преобразующие энергию внешнего воздействия в нервные импульсы. В центральной нервной системе происходит сравнение поступивших сигналов с некоторыми эталонными, хранимыми в памяти, и происходит принятие решения по управлению, которое производится на основе определенных навыков.

Эффекторы производят обратное преобразование энергии импульсов в энергию движения и через органы управления РЭС управляют объектом управления или самой РЭС, состояние которой отображается на СОИ. Так происходит один цикл управления. Для нормального функционирования СЧМ необходимо обеспечить оптимальное согласование двух участков.

Особенность этой системы состоит с том, что «вход» и «выход» человека изменить нельзя. Следовательно, для обеспечения согласования при проектировании РЭС можно менять только «вход» или «выход» РЭС. Поэтому требования к проектированию РЭС (СЧМ) формулируются на основе знаний особенностей «входа» и «выхода» человека, то есть знаний особенностей построения рецепторов и эффекторов, их характеристик и особенностей восприятия человеком информации.

Стадии приема информации

Деятельность оператора по управлению начинается с приема осведомительной информации об объекте управления. Основными психическими процессами, участвующими в приеме информации, являются ощущение, восприятие, представление и мышление.

Прием информации человеком-оператором – формирование перцептивного образа. Оно включает несколько стадий: обнаружение, различение и опознание.

Обнаружение – стадия восприятия, на которой наблюдатель выделяет объект из фона, но еще не может судить о его форме и признаках.

Различение – стадия восприятия, на которой наблюдатель способен раздельно воспринимать два объекта, расположенных рядом (либо два состояния одного объекта) и выделять детали объектов.

Опознание – стадия восприятия, на которой наблюдатель выделяет существенные признаки объекта и относит его к определенному классу.

Восприятие, как основа процесса приема информации операто­ром, характеризуется такими свойствами, как целостность, осмысленность, избирательность и константность.

Целостность восприятия возникает в результате анализа и синтеза комплексных раздражителей в процессе деятельности оператора.

Осмысленность состоит в том, что воспринимаемый объект относится оператором к определенной категории.

Избирательность заключается в преимущественном выделении одних объектов по сравнению с другими. Избирательность восприятия является выражением определенного отношения оператора к воздействию на него предметов и явлений внешней среды.

Этапы деятельности оператора в СЧМ

Деятельность оператора в системе «Человек-машина» может носить самый разнообразный характер. Не­смотря на это, в общем виде она может быть представлена в виде четырех основных этапов: прием информации, обработка информации, принятие решения и реализация принятого решения

Прием информации . На этом этапе осуществляется восприятие поступающей информации об объектах управления и тех свойствах окружающей среды и СЧМ в целом, которые важны для решения задачи, поставленной перед системой «Человек-машина». При этом осуществляются такие действия, как обнаружение сигналов, выделение из их совокупности наиболее значимых, их расшифровка и декодирование. В результате у оператора складывается предварительное представление о состоянии управляемого объекта. Информация приводится к виду, пригодному для оценки и принятия решения.

Обработка информации . На этом этапе производится сопоставление заданных и текущих (реальных) режимов работы СЧМ, производится анализ и обобщение информации, выделяются критичные объекты и ситуации и на основании заранее известных критериев важности и срочности определяется очередность обработки информации. Качество выполнения этого этапа во многом зависит от принятых способов кодирования информации и возможностей оператора по ее декодированию. На данном этапе оператором могут выполняться такие действия, как запоминание информации, извлечение ее из памяти, декодирование и т. п.

Принятие решения . Решение о необходимых действиях принимается на основе проведенного анализа и оценки информации, а также на основе других известных сведений о целях и условиях работы системы, возможных способах действия, последствиях правильных и ошибочных решений и т. д. Время принятия решения существенным образом зависит от энтропии (неопределенности) множества решений.

Реализация принятого решения . На этом этапе осуществляется приведение принятого решения в исполнение путем выполнения определенных действий или отдачи соот­ветствующих распоряжений. Отдельными действиями на этом этапе являются: перекодирование принятого решения в машинный код, поиск нужного органа управления, движение руки к органу управления и манипуляция с ним (нажатие кнопки, включение тумблера, поворот рычага и т. п.).

На каждом из этапов оператор совершает самоконтроль собственных действий. Этот самоконтроль может быть инструментальным или неинструментальным. В первом случае оператор проводит контроль своих действий с помощью специальных технических средств (например, с помощью специальных индикаторов контролирует пра­вильность набора информации). Во втором случае контроль ведется без применения технических средств. Он осуществляется путем визуального осмотра, повторения отдельных действий и т.п. Проведение любого вида самоконтроля способствует повышению надежности работы оператора.

Факторы, влияющие на выполнение этапов деятельности оператора

Качество приема информации зависит от вида и количества индикаторов, организации информационного поля, психофизических характеристик предъявляемой информации (размеров изображений, их светотехнических характеристик, цветового тона и цветового контраста).

На обработку информации влияют такие факторы, как способ кодирования информации, объем ее отображения, динамика смены информации, соответствие ее возможностям памяти и мышления оператора.

Эффективность принятия решения определяется следующими факторами: типом решаемой задачи, числом и сложностью проверяемых логических условий, сложностью алгоритма и количеством возможных вариантов решения, возможностью контроля решения.

Реализация принятого решения зависит от числа органов управления, их типа и способа размещения, а также от большой группы характеристик, определяющих степень удобства работы с отдельными органами управления (размер, форма, сила сопротивления и т.д.).

Первые два этапа в совокупности называют иногда получением информации, последние два этапа – реализацией информации.

Виды труда оператора

Оператор -технолог . Оператор-технолог включен в технологический процесс непосредственно. Он работает в основном в режиме немедленного обслуживания. Преобладающими в его деятельности являются управляющие действия. Выполнение действий регламентируется обычно инструкциями, которые содержат, как правило, почти полный набор ситуаций и решений. К этому виду относятся операторы технологических процессов, автоматических линий, операторы по приему и переработке информации и т.п.

Оператор -наблюдатель (контролер). Оператор-наблюдатель является классическим типом оператора, с изучения деятельности которого и началась инженерная психология. Важное значение для деятельности такого оператора имеют информационные и концептуальные модели, а также процессы принятия решения. Управляющие действия оператора-наблюдателя (по сравнению с оператором-технологом) несколько упрощены. Оператор-наблюдатель может работать в режиме отсроченного обслуживания. Такой тип деятельности является массовым для систем, работающих в реальном масштабе времени (операторы радиолокационной станции, диспетчеры на различных видах транспорта и т. п.).

Оператор -исследователь . Оператор-исследователь в значительно большей степени использует аппарат понятийного мышления и опыт, заложенные в концептуальную модель. Органы управления играют для него еще меньшую роль, а «вес» информационных моделей, наоборот, существенно увеличивается. К таким операторам относятся пользователи вычислительных систем, дешифровщики различных объектов (образов) и т.п.

Оператор -руководитель. Оператор-руководитель в принципе мало отличается от предыдущего типа, но для него механизмы интеллектуальной деятельности играют главенствующую роль. К таким операторам относятся организаторы, руководители различных уровней, лица, принимающие ответственные решения в человеко-машинных комплексах и обладающие интуицией, знанием и опытом.

Оператор -манипулятор. Для деятельности оператора-манипулятора большое значение имеет сенсомоторная координация (например, непрерывное слежение за движущимся объектом) и моторные (двигательные) навыки. Хотя механизмы моторной деятельности имеют для него главенствующее значение, в деятельности используется также аппарат понятийного и образного мышления. В функции оператора-манипулятора входит управление роботами, манипуляторами, машинами-усилителями мышечной энергии человека (станки, экскаваторы, транспортные средства и т.п.).

Виды анализаторов

Физиологической основой формирования перцептивного образа является работа анализаторов. Анализаторами называются нервные приборы, посредством которых человек осуществляет анализ раздражений. Любой анализатор состоит из трех основных частей: рецептора, проводящих нервных путей и центра в коре больших полушарий головного мозга

Основной функцией рецептора является превращение энергии действующего раздражителя в нервный процесс. Вход рецептора приспособлен к приему сигналов определенной модальности (вида) – световых, звуковых и др. Однако его выход посылает сигналы, по своей природе единые для любого входа нервной системы. Это позволяет рассматривать рецепторы как устройства кодирования информации.

В зависимости от модальности поступающего сигнала разли­чают 11 видов анализаторов:

– зрительный;

– слуховой;

– тактильный;

– болевой;

–температурный;

– обонятельный;

– вкусовой;

Внутренние:

– давления;

– кинестетический;

– вестибулярный;

– специальные (расположенные во внутренних органах и полостях тела).

Основными характеристиками любого анализатора являются пороги – абсолютный (верхний и нижний), дифференциальный и оперативный . Понятие каждого из этих порогов может быть введено по отношению к энергетическим (интенсивность), простран­ственным (размер) и временным (продолжительность воздействия) характеристикам сигнала.

Минимальная величина раздражителя, вызывающая едва замет­ное ощущение, носит название нижнего абсолютного порога чувст­ вительности , а максимально допустимая величина – верх­него абсолютного порога чувствительности (это понятие вводится по отношению лишь к энергетическим характеристикам). Сигналы, величина которых меньше нижнего порога, человеком не воспринимаются. Увеличение интенсивности сигнала сверх верхнего порога вызы­вает у человека болевое ощущение (сверхгромкий звук, слепящая яркость и т. д.). Интервал между нижним и верхним порогами носит название диапазона чувствительности анализатора.

Важнейшими свойствами анализаторов, имеющими большое значение для деятельности оператора, являются адаптивность и избирательность .

Адаптивность – это изменение диапазона чувствительности анализатора в соответствии с изменением работы интенсивности раздражителя. В процессе адаптации изменяются как энергетический, так и вре­менной и пространственный пороги анализаторов. Адаптация харак­теризуется величиной изменения чувствительности и временем, в течение которого она осуществляется. Эти показатели различны для разных анализаторов. Так, например, тактильный анализатор адаптируется наиболее быстро, зрительный – сравнительно мед­ленно, однако диапазон изменения чувствительности у него очень большой.

Избирательность анализатора заключается в его способности из множества раздражителей, действующих на человека в каждый момент времени, в зависимости от условий выделять лишь опре­деленные. Избирательность является условием формирования адек­ватных ощущений и обеспечивает высокую помехоустойчивость анализаторов. Избирательность может быть амплитудной, простран­ственной, временной и вероятностной. Последнее означает дублирование сигналов, передаваемых в мозговой центр.

Рассмотренные характеристики и устройство анализаторов поз­воляют сформулировать общие требования к сигналам-раздражи­ телям, адресованным оператору:

– интенсивность сигналов должна соответствовать средним зна­чениям диапазона чувствительности анализаторов, которая обес­печивает наиболее оптимальные условия для приема и переработки информации;

– для того чтобы оператор мог следить за изменением сигна­лов, сравнивать их между собой по интенсивности, длительности, пространственному положению, необходимо обеспечивать различие между сигналами, превышающее оперативный порог различения;

– перепады между сигналами не должны значительно превы­шать оперативный порог, так как при больших перепадах возникает утомление;

– наиболее важные индикаторы следует распола­гать в тех зонах сенсорного поля анализатора, которые соответствуют участ­кам рецепторной поверхности с наибольшей чувствительностью;

– при проектировании индикаторных устройств необходимо пра­вильно выбирать вид сигнала, а следовательно, и модальность анализатора (зрительный, слуховой, тактильный и т. д.).

Общая характеристика зрительного анализатора

Раздражителем зрительного анализатора является световая энер­гия, а рецептором – глаз. Зрение позволяет воспринимать форму, цвет, яркость и движение предметов. Человек-оператор около 90% всей информации получает через зрительный анали­затор.

Глаз человека работает по принципу фотографической камеры, роль объектива в которой выполняет хрусталик. Возможность зрительного восприятия определяется энергети­ческими, информационными, пространственными и временными характеристиками сигналов, поступающих к оператору. Совокуп­ность этих характеристик и их численные значения определяют видимость объекта (сигнала) для глаза. В соответствии с назван­ными характеристиками сигналов можно выделить четыре группы характеристик зрительного анализатора:

– энергетические;

– информационные;

– пространственные;

– временные.

Энергетические характеристики зрительного анализатора опре­деляются мощностью (интенсивностью) световых сигналов, воспринимаемых глазом. К ним относятся: яркость, слепящая яркость, адаптирующая яркость, контраст, спектральная чувствительность.

Яркость . Световой поток, излучаемый источником или отражаемый поверхностью, попадая в глаз наблюдателя, вызывает зрительное ощущение. Оно будет тем сильнее, чем больше плотность светового потока, излучаемого или отражаемого по направлению к глазу. Следовательно, источник света или освещенный предмет будет тем лучше виден, чем большую силу света излучает каждый элемент поверхности в направлении глаза.

Слепящая яркость . В ряде случаев в поле зрения оператора могут попадать сигналы разной интенсивности. При этом сигналы с большей яркостью могут вызвать нежелательное состояние глаз – ослепленность. Слепящая яркость определяется адаптирующей яркостью и размером светящейся. Для создания оптимальных условий зритель­ного восприятия необходимо не только обеспечить требуемую яркость и контраст сигналов, но также и равномерность распре­деления яркостей в поле зрения.

Адаптирующая яркость. Так как в поле зрения оператора могут попадать предметы с различной яркостью, в инженерной психологии вводится также понятие адаптирующей яркости. Под ней понимают ту яркость, на которую адаптирован (настроен) в данный момент времени зрительный анализатор. Приближенно можно считать, что для изображений с прямым контрастом (предмет темнее фона) адаптирующая яркость равна яркости фона, а для изображений с обратным контра­стом (предмет ярче фона) – яркости предмета.

Контраст . Видимость предметов определяется также их контрастом по отношению к фону. Различают два вида контраста: прямой контраст (пред­мет темнее фона) и обратный контраст (предмет ярче фона).

Работа при прямом контрасте является более благоприятной, чем работа при обратном контрасте.

Спектральная чувствительность . Глаз человека воспринимает электромагнитные волны в диапа­зоне 380–760 нм. Однако чувствительность глаза к волнам различ­ной длины неодинакова. Наибольшую чувствительность глаз имеет по отношению к волнам в середине спектра видимого света (500–600 нм).

Следует отметить, что влияние цвета в деятельности оператора очень велико. Во-первых, он может использоваться как один из способов кодирова­ния информации, во-вторых, – для эстетического оформления помещений и пультов управления с точки зрения улучшения зри­тельного восприятия.

Основной информационной характеристикой зрительного анализатора является пропускная способность , то есть то количество информации, которое анализатор способен принять в единицу времени.

Пространственные характеристики зрительного анализатора опре­деляются воспринимаемыми глазом размерами предметов и их месторасположением в пространстве. К ним относятся: острота зрения, поле зрения, объем зрительного восприятия.

Острота зрения . Остротой зрения называется способность глаза различать мел­кие детали предметов. Она определяется величиной, обратной тому минимальному угловому размеру предмета в минутах, при котором он различим глазом. Угол зрения равный 1΄ соответ­ствует единице остроты зрения. Острота зрения зависит от уровня освещенности, расстояния до рас­сматриваемого предмета, его по­ложения относительно наблюдате­ля и возраста наблюдателя.

Поле зрения . Условно все поле зрения можно разбить на три зоны: цент­рального зрения (4–10°), где возможно наиболее четкое различе­ние деталей; ясного видения (30–35°), где при неподвижном глазе можно опознать предмет без различения мелких деталей; периферического­ зрения (75–90°), где предметы обнаруживаются, но не опознаются. Зона периферического зрения играет большую роль при ориентации во внешней обстановке. Объекты, находя­щиеся в этой зоне, легко и быстро могут быть перемещены в зону ясного видения с помощью установочных движений (скачков) глаз и головы

Объем зрит ельного восприятия . Объем зрительного восприятия определяется числом объектов, которые может охватить и запомнить человек в течение одной зрительной фиксации. При предъявлении не связанных между собой объектов объем зрительного восприятия составляет 4–8 элементов. Следует отметить, что объем воспроизведенного материала определяется не столько объемом восприятия, сколько объемом памяти. В зрительном образе может отражаться значительно большее число объектов, однако они не могут быть воспро­изведены из-за ограниченного объема памяти. Следова­тельно, практически важно учитывать не столько объем восприятия, сколько объем памяти. Для нормальной работы оператора необходимо, чтобы в центральное поле зрения, ограниченное углом 4–10°, попадало не более 6±2 элемента

Временные характеристики зрительного анализатора определя­ются временем, необходимым для возникновения зрительного ощущения при тех или иных условиях работы оператора. К ним относятся: латентный (скрытый) период, длительность инерции ощущения, критическая частота мельканий, время адаптации, время информационного поиска.

Латентным периодом называется промежуток времени от момента подачи сигнала до момента возникновения ощущения. Это время зависит от интенсивности сигнала (чем сильнее раздражитель, тем реакция на него короче), его угловых размеров, зна­чимости сигнала (реакция на значимый для оператора сигнал короче, чем на сигналы, не имеющие значе­ния для оператора), сложности ра­боты оператора (чем сложнее выбор нужного сигнала среди осталь­ных, тем реакция на него будет больше), возраста и других индивидуальных особенностей человека. В среднем для большин­ства людей латентный период зри­тельной реакции лежит в пределах 160–240 мс.

Длительностью инерции ощущения называется промежуток времени от момента прекращения действия сигнала до момента полного отсутствия ощущения. Для большинства людей длительность инерции ощущения составляет 10–120 мс.

Рассмотренные особенности работы зрительного анализатора следует учитывать при организации деятельности оператора. Прежде всего, время действия сигнала не должно быть меньше латентного периода. В противном случае воспринимаемый конт­раст и интенсивность сигнала будут во столько раз меньше действительных значений, во сколько раз время действия сигнала меньше латентного периода.

Однако этого еще не достаточно для правильного опознания сигнала. Для опознания необходимо дополнительное время, так называемый «выяснительный период», который обычно не может быть меньше 0,1 с. При трудном различении (сложности знаков) процесс опознания становится еще более медленным, составляя для знаков средней сложности более 0,2 с, а для знаков повышенной сложности – более 0,6 с.

Если же возникает необходимость в последовательном реа­гировании оператора на дискретно появляющиеся сигналы, то период их следования должен быть не меньше времени сохранения ощущения, равного 0,2–0,5 с. В противном случае будет замед­ляться точность и скорость реагирования, поскольку во время прихода нового сигнала в зрительной системе оператора еще будет оставаться образ предыдущего сигнала.

Критическая частота мельканий . Критической частотой мельканий называется та минимальная частота проблесков, при которой возникает их слитное восприятие. Эта частота зависит от яркости, размеров и конфигурации знаков

Время адаптации. В процессе адаптации в значительной степени (до 10 12 раз) меняется чувствительность зрительного ана­лизатора. Различают два вида адаптации: темновую (при пере­ходе от света к темноте) и световую (при переходе от темноты к свету). Время адаптации зависит от ее вида и составляет десятки минут при темновой адаптации

Время информационного поиска . Большую роль в процессе зрительного восприятия играют движения глаз. Они делятся на поисковые (установочные) и гностические (познавательные).

С помощью поисковых движений осуществляется поиск задан­ного объекта, установка глаза в исходную позицию и корректировка этой позиции. Длительность поисковых движений определяется углом, на который перемещается взор.

К гностическим движениям относятся движения, участвующие в обследо­вании объекта, его опознании и различении деталей объекта. Основную информацию глаз получает во время фиксации, то есть во время относительно неподвижного положения глаза, когда взор пристально устремлен на объект.

Инженерная психология возникла как самостоятельное направление сравнительно недавно, около двух десятилетий назад. Ее основной задачей является разработка принципов согласования орудий труда с психическими особенностями и характеристиками человека. В решении этой задачи инженерная психология исходит из общего теоретического представления о человеке как звене систем управления и контроля. В такой системе человек и машина образуют единый контур регулирования -- систему «человек -- машина». Основной теоретической задачей инженерной психологии является выяснение закономерностей деятельности человека по приему, переработке и передаче информации, циркулирующей в системе «человек -- машина».

Поэтому в совершенно новом аспекте выступила проблема -- приспособления машины к человеку. Если раньше при разработке и конструировании машин речь шла главным образом об учете анатомических и физиологических особенностей человека, то теперь на первый план выдвинут вопрос об учете особенностей психических. Конструкторов современных машин прежде всего интересуют характеристики восприятия, внимания, памяти и мышления. Вопросы же оптимальной рабочей позы, рациональной организации движения и т. п. становятся подчиненными. Они рассматриваются лишь в связи с анализом общих условий деятельности человека, основным содержанием которой является прием информации от машин, ее преобразование, формирование решений и команд и выполнение управляющих действий.

Основными проблемами инженерной психологии являются следующие:

• 1) анализ задач человека в системах управления, распределение функций между человеком и автоматическими устройствами, в частности компьютерами.
• 2) исследование совместной деятельности операторов, процессов общения и информационного взаимодействия между ними;
• 3) анализ психологической структуры деятельности оператора;
• 4) исследование факторов, влияющих на эффективность, качество, точность, скорость, надежность действий операторов;
• 5) исследование процессов приема человеком информации, изучение сенсорного «входа» человека;
• 6) анализ процессов переработки информации человеком, ее хранения и принятия решения, психологических механизмов регуляции деятельности операторов;
• 7) исследование процессов формирования команд и выполнения управляющих действий человеком, характеристик его речевого и моторного «выхода»;
• 8) разработка методов психодиагностики, профессиональной ориентации и отбора специалистов операторского профиля;
• 9) анализ и оптимизация процессов обучения операторов.

В процессе развития инженерной психологии произошел переход от изучения отдельных элементов деятельности к изучению трудовой деятельности в целом, от рассмотрения оператора как простого звена системы управления к рассмотрению его как сложной высокоорганизованной системы, от машиноцентрического подхода -- к антропоцентрическому.

Проблема «человек и техника», частью которой является вопрос о деятельности человека в системах управления (система «человек-- машина»), стала сейчас одной из важнейших. Она принадлежит к числу тех проблем, которые определяют общее развитие современной науки: В изучении различных аспектов этой проблемы участвуют специалисты из различных отраслей: инженеры, математики, физиологи, врачи.

Инженерная психология развивается поистине как комплексная наука. Но решающую роль в ее становлении как самостоятельного направления сыграла психология, которая объединила специалистов из других областей. Это обусловлено тем, что именно в психологии накоплены данные, характеризующие познавательные процессы человека (обнаружение, различение, восприятие, опознание, представление, память, мышление), выявлены их основные закономерности и раскрыты некоторые принципы психической регуляции трудовых действий.

Важно отметить также существенную роль кибернетики, в которой сформулированы некоторые общие принципы управления и строения управляющих систем, а также разработаны методы математического описания процессов передачи, переработки и хранения информации. Это позволило подойти к решению проблемы согласования характеристики машин с характеристиками человека с единой позиции, рассматривать различные по своей природе звенья систем управления в одних и тех же терминах и пользоваться общими методами исследования этих звеньев. В начальный период развития инженерной психологии создавались группы и лаборатории, обслуживающие отдельные ведомства и предприятия и решающие частные прикладные задачи. Но уже в конце пятидесятых годов возникла необходимость разработки теоретических основ этой науки. В 1959 г. в Ленинградском государственном университете организуется первая университетская лаборатория инженерной психологии. В 1960--1961 гг. подобные лаборатории создавались в Московском университете, в Научно-исследовательском институте технической эстетики, в Харьковском университете, в Институте психологии Академии педагогических наук РСФСР. Небольшие группы инженерных психологов работают также в Киевском институте психологии, в Тбилисском университете, Институте психологии АН Груз. ССР и в некоторых других городах Советского Союза.

Проблемам инженерной психологии в течение ряда последних лет были посвящены различные совещания и конференции.

На них было обсуждено множество докладов по всем направлениям ведущихся исследований. Смысл конференции состоял в том, чтобы подвести итоги работ, определить круг наиболее актуальных проблем и наметить перспективы дальнейшего развития инженерной психологии.

Конференция показала, что поток исследований в области инженерной психологии ширится буквально с каждым днем; в различных лабораториях накапливается масса фактического материала. Становится совершенно очевидной необходимость систематизации и обобщения накапливаемых данных, выработки некоторых принципиальных позиций и создания на этой основе такой теории, которая могла бы служить практическим целям конструирования современной техники.

Исследования по инженерной психологии можно объединить вокруг нескольких основных проблем, краткая характеристика которых дается ниже.

К ним относятся:

• - проблема передачи информации человеку-оператору;
• - проблема управляющих действий человека-оператора;
• - проблема оперативного мышления;
• - проблема памяти человека-оператора;
• - проблема деятельности человека-оператора в системах контроля и управления;
• - проблема надежности человека-оператора.

В связи с их разработкой решаются и такие вопросы, как распределение функций между человеком и машиной в системах управления, оценка передаточной функции человека-оператора, определение требований к средствам изображения и органам управления в каждой конкретной системе и др. Отметим, что перечисленные проблемы разрабатываются неравномерно.

Проблема передачи информации человеку-оператору относится к числу, наиболее интенсивно разрабатываемых проблем инженерной психологии, что обусловлено широким развитием систем дистанционного управления и контроля, поставившим задачу согласования технических средств сигнализации с закономерностями познавательных, прежде всего, сенсорных процессов. В общей и экспериментальной психологии проблеме сенсорных процессов (ощущения, восприятия и представления) уделялось большое внимание. Психология и физиология накопили значительный экспериментальный материал, раскрывающий особенности ощущений разных модальностей, их зависимости от физических характеристик, стимулов, взаимодействие ощущений, динамику становления перцептивного образа, физиологические механизмы сенсорных процессов.

Накопленные данные послужили основой для постановки рассматриваемой проблемы инженерной психологии. Вместе с тем необходимо подчеркнуть, что проблема передачи информации человеку-оператору не сводится к проблеме сенсорных процессов в ее классической постановке. Она включает по крайней мере три основных аспекта.

Один из них касается отношения свойств физического сигнала, несущего информацию, к таким «параметрам» анализатора, как чувствительность, динамика адаптации, сенсибилизации и т. п. Это психофизический аспект, связанный с выбором физического алфавита сигналов, т. е. вопрос о том, какие свойства стимулов, различаемых человеком, целесообразно в том или ином случае использовать в качестве сигналов, несущих информацию.

Другой, теоретико-информационный аспект рассматриваемой проблемы касается оценки предельного количества воспринимаемой человеком и перерабатываемой в единицу времени информации. Он связан с решением таких задач, как определение оптимальной длины алфавита сигналов, «насыщение» сигналов информацией, оценка числа их измерений (признаков), необходимых для передачи данного количества информации, распределение поступающих сигналов во времени и т. д.

Вопросы применения информационных мер при изучении психических явлений до сих пор окончательно не решены. Одни исследователи пытаются применять эти меры всюду, полагая, что они могут служить в психологии основным средством количественного анализа. Другие относятся к ним более осторожно (а иногда и просто отрицательно), указывая на ограниченность информационных мер и на необходимость прежде всего качественного анализа психических явлений. Применение этих мер в настоящее время оказалось результативным лишь при изучении очень ограниченного круга явлений (в основном реакций выбора и актов идентификации). Попытки их применения к другим моментам деятельности человека наталкиваются на значительные трудности.

Требуется еще большая совместная работа психологов и математиков для того, чтобы в полную меру оценить силу и границы методов теории информации.

Последний аспект рассматриваемой проблемы -- собственно психологический касается изучения тех психических Процессов, посредством которых человек принимает и перерабатывает информацию. Речь идет, прежде всего, о формировании субъективного образа сигнала и декодировании поступающей информации. Исследования, проведенные в плане как общей, так и инженерной психологии, показывают, что формирование перцептивного образа является фазным процессом.

Знание фаз и последовательности различения признаков сигнала, а также динамики становления его образа важно для решения таких инженерно-психологических задач, как выбор оптимального начертания знаков, определение числа строк в телевизионном изображении, скорость передачи сигналов, смены кадров в проекционных системах отображения и т. д.

В этой связи возникает также проблема «помехоустойчивости» восприятия, т. е. возможности человека реконструировать сигналы, частично разрушенные помехами.

Большую роль при построении перцептивного образа играют представления (вторичные образы), сформированные у человека в процессе развития. Акт восприятия есть вместе с тем и соотнесение формирующего образа с некоторым хранящимся в памяти эталоном. По данным ряда авторов для представления характерна схематизация образа и элементарный уровень обобщения. Можно предполагать, что система представлений, хранящихся в памяти человека, образует своеобразную «субъективную шкалу», с которой соотносятся те или иные перцептивные образы. Это значительно ускоряет процесс восприятия, но вместе с тем иногда может служить источником ошибок опознания. Вопрос о формировании «субъективных шкал» и их использовании в актах восприятия сигналов нуждается в изучении, результаты которого могли бы быть весьма полезны для разработки систем оптимального кодирования информации и принципов обучения операторов.

Значительным и решающим моментом операции приема информации является декодирование. Восприняв и опознав сигнал, оператор должен оценить состояние управляемого объекта, т. е. трансформировать образ первого в образ второго, или создать «концептуальную модель» (термин А. Т. Велфорда). Эта трансформация может осуществляться либо как перевод перцептивного образа в представление на основе механизма ассоциаций, либо путем более сложных преобразований на уровне рече-мыслительных процессов. Характер трансформации в конечном счете определяется той задачей, которую должен решить оператор.

Очевидно, скорость, точность и надежность трансформации зависят от тех соотношений, которые устанавливаются между сигналами и отображаемыми в них объектами. В этой связи, прежде всего, возникает вопрос о соотношении числа признаков объекта и сигнала. Имеющиеся экспериментальные данные показывают, что оптимальной является такая система кодирования, при которой отношение числа признаков сигнала к числу признаков объекта равно единице. При этом должна соблюдаться строгая субординация признаков и в соответствии с нею степень их различимости.

Другой не менее важный вопрос той же проблемы касается соотношения признаков сигнала и объекта по качеству, по природе.

Все сигналы, с которыми человек имеет дело, можно разделить на сигналы-изображения, в которых свойства сигнала так или иначе воспроизводят свойства объекта, и сигналы-символы, обозначающие лишь свойства объекта, т. е. являющиеся их условными знаками. Степень полноты воспроизведения объекта в сигнале-изображении может быть различной: от более или менее полной картины (типа телевизионного цветного объемного изображения) до схемы (контурный рисунок, чертеж).

В операциях приема информации, передаваемой с помощью сигналов-изображений, процессы восприятия и декодирования как бы слиты благодаря действию механизма ассоциации по сходству, что -- как показывают эксперименты -- приводит к сокращению времени трансформации. При использовании сигналов-символов эти процессы могут расходиться, что естественно требует дополнительного времени для трансформации образа сигнала в «концептуальную модель».

Однако это не значит, что сигнал-изображение всегда является наилучшим. Применением сигналов этого типа достигается выигрыш в скорости и помехоустойчивости приема информации, но снижается точность (последняя здесь полностью определяется возможностями измерительной функции анализаторов). При выборе типа сигнала в конечном счете следует исходить из задач, решаемых оператором. В большинстве современных средств отображения используются сигналы, сочетающие моменты изображения и символа.

В последнее время большое внимание привлекает идея разработки особой разновидности сигналов-символов, отображающих различные признаки объекта управления в виде целостной пространственной структуры («пространственное кодирование»). К ним, в частности, относится графическая индикация, являющаяся одним из экономных способов передачи человеку информации о физических величинах (диаграммы, графики, номограммы и т. п., получаемые с помощью средств электроники на основе переработки первичной информации в информационно-логических машинах). Графическая индикация, позволяющая переводить почти любые измеряемые величины (в том числе и такие как время, сила, скорость, напряжение и т. п.), а также непосредственно ненаблюдаемые зависимости между ними в пространственную схему, не является изображением в подлинном смысле слова. Она не воспроизводит свойств объекта, в ней в виде целостной условной картины отображаются различные признаки объекта.

Есть основания предполагать, что замена массы отдельных приборов, передающих дискретно информацию об отдельных параметрах управляемого объекта, целостной пространственной схемой (условной картиной), изменяющей свою конфигурацию в соответствии с взаимосвязанными изменениями параметров, позволит значительно повысить скорость и надежность приема информации человеком. Такого рода интегральная система кодирования рассчитана на естественный для человека симультанный способ оценки большого комплекса параметров.

Рассмотренные аспекты проблемы передачи информации человеку-оператору касаются некоторых общих принципов оптимального кодирования. Результаты исследований, ведущихся в перечисленных направлениях, могут служить исходным основанием при разработке средств отображения.

В результате изучения данной главы студент должен:

знать:

• - теоретико-методологические основы инженерной психологии,
• - методологические принципы инженерной психологии,
• - специфику методов инженерной психологии,
• - особенности и классификацию систем "человек - машина" (СЧМ). Показатели качества СЧМ,
• - характеристику оператора в СЧМ и общую схему его деятельности. Принятие решений оператором,
• - профессиональные действия и профессиональные задачи в СЧМ,
• - ошибки в труде оператора,
• - основы проектирования СЧМ,
• - основы эксплуатации СЧМ,
• - психологические особенности системы "человек - компьютер",
• - роль и место компьютера в деятельности психолога,
• - информацию о компьютере как варианте "органопроекции" человеческого интеллекта;

уметь:

• - анализировать трудовую деятельность оператора,
• - применять информацию о показателях качества СЧМ на практике,
• - планировать варианты эксплуатации СЧМ,
• - анализировать причины сбоев в работе оператора;

владеть:

• - категориальным аппаратом инженерной психологии,
• - навыками психологической коррекции сбоев в работе оператора,
• - навыками оценивания состояния оператора.

Теоретико-методологические основы инженерной психологии

Традиционно предмет инженерной психологии определяется следующим образом: "Инженерная психология - это научная дисциплина, изучающая объективные закономерности процессов информационного взаимодействия человека и техники с целью использования их в практике проектирования, создания и эксплуатации систем "человек - машина" (СЧМ). Процессы информационного взаимодействия человека и техники являются предметом инженерной психологии". Но в психологии труда вообще предмет - это субъект труда. И тогда можно было бы сказать, что предмет инженерной психологии - это система "человек как субъект - сложная техника" (главное в субъекте - его спонтанность, т.е. готовность к неординарным действиям в сложных ситуациях и способность к рефлексии своего труда, своей спонтанности).

В инженерной психологии главный субъект труда - это "оператор" - человек, взаимодействующий со сложной техникой через информационные процессы.

Как отмечает Ю. К. Стрелков, "изучение и рационализация труда человека за пультом управления должны проводиться вместе с изменением фундаментального подхода: предметом рассмотрения должны стать не только процесс труда (деятельность, переработка информации), но и профессия и даже жизнь трудящегося как субъекта деятельности (носителя потребностей, мыслей, воспоминаний, восприятий, чувств)". "Нынешний период изучения труда операторов отличается тем, что в понимании его особенностей психология опирается не на конструкторов и испытателей, а на самих операторов, обслуживающих систему в течение длительного (десятки лет) времени", - пишет далее Ю. К. Стрелков.

Многое в работе инженерного психолога зависит не только от его умения наблюдать и осмысливать происходящее, "по и от его способности войти в группу, занять нейтральную позицию, но при этом соблюдать и поддерживать атмосферу благожелательного отношения. Это очень непростая задача, поскольку экипаж ни в коем случае не согласится принять постороннего наблюдателя. Группа ожидает от психолога тестирования или еще какого-либо "подвоха". В таких условиях сама группа не замедлит воспользоваться возможностью и "протестирует" психолога, чтобы определить уровень его интеллекта, профессионализма и ряд важных человеческих качеств (например, чувство юмора)". Таким образом, важна постоянная рефлексия психологом своего труда. Следовательно, предмет инженерной психологии неизбежно включает и труд самого психолога.

Традиционно выделяются следующие основные задачи инженерной психологии.

Методологические задачи: определение предмета и задач исследования (уточнение предмета); разработка новых методов исследования; разработка принципов исследования; установление инженерной психологии в системе наук о человеке (ив науке вообще).

Психофизиологические задачи: изучение характеристик оператора; анализ деятельности оператора; оценка характеристик выполнения отдельных действий; изучение состояний оператора.

Системотехнические задачи: разработка принципов построения элементов СЧМ; проектирование и оценка СЧМ; разработка принципов организации СЧМ; оценка надежности и эффективности СЧМ.

Эксплуатационные задачи: профессиональная подготовка операторов; организация групповой деятельности операторов; разработка методов повышения работоспособности операторов.

Отдельно можно выделить задачу укрепления связей инженерных психологов со смежными науками: управлением, техническим конструированием, психогигиеной труда, кибернетикой, эргономикой.

Основными методологическими принципами инженерной психологии являются:

• 1) принцип гуманизации труда (важно исходить из особенностей и интересов работника; ориентироваться на творческий характер труда);
• 2) принцип активности оператора (предполагается, что оператор не просто перерабатывает информацию, а именно действует);
• 3) принцип проектирования деятельности (предполагается, что сначала необходимо спроектировать деятельность самого человека, а затем и технические устройства);
• 4) принцип последовательности (работа инженерного психолога важна на всех этапах: проектирования, производства и эксплуатации СЧМ);
• 5) принцип комплексности (необходимость развития междисциплинарных связей с другими науками).

Условно можно выделить основные теоретико-методологические концепции инженерной психологии (по А. А. Крылову).

1. Основная концепция инженерной психологии. Согласно этой концепции, на первом этапе в основном было использование опыта других наук "для выработки рекомендаций по учету человеческого фактора в конструировании средств труда" (преимущественно при проектировании пультов и постов операторов автоматизированных систем управления - АСУ). На втором этапе - все это делалось уже в специально организованных экспериментах (где человек-оператор рассматривался как "звено АСУ"). Б. Ф. Ломов выделяет разные акценты в развитии инженерной психологии: 1) на начальных этапах господствовал "машиноцентрический" подход (основная линия разработок: "от машины к человеку", где и сам человек описывается в терминах техники - как элемент, придаток машины); 2) позже на первое место выходит "антропоцентрический" подход (меняется вектор разработок: "от человека к машине", где человек все больше рассматривается как субъект труда, а техника - это средство его же труда).

Главная идея основной концепции - общность закономерностей процессов управления в живых и неживых системах (как в кибернетике). Все основные функции управления передаются человеку-оператору, а сама реализация этих функций есть преобразование информации, циркулирующей в данной системе. Сама информация понимается как всеобщее свойство материи, связанное с ее разнообразием. Информация присуща всему материальному миру (как живому, так и неживому), поэтому количество информации выражается через ее разнообразие (по А. Д. Урсулу).

Выделяются разные уровни информационных отношений: 1) "натуральный" обмен информацией (начиная с простейших организмов: раздражимость и возбудимость);

• 2) речевой уровень (человеческое общение); 3) общение как взаимодействие с техникой, а через нее - с целыми техническими системами и средой, в которой она функционирует (это может рассматриваться даже как вариант взаимодействия человека с миром).
• 2. Концепции информационной модели, информационного поиска и эквивалента звена. Главная идея данной концепции (по В. П. Зинченко, Д. Ю. Панову): человек все больше удаляется от объекта управления и осуществляет свою работу "дистанционно". Это означает, что оператор все больше работает не с самим объектом, а с его информационной моделью. Основные требования ("правила") построения информационной модели (главное - это учет возможностей человека): 1) модель должна отражать только существенные взаимосвязи в системе управления;
• 2) она должна строиться на основании использования наиболее эффективного кода (языка); 3) модель должна быть наглядной и компоноваться с учетом характеристик анализаторов человека, особенностей, порядка и сложности выполняемых операций.

"Эквивалентное звено системы" (по Ю. Б. Садомову, Л. М. Хохлову) - это не просто человек, а целый комплекс, включающий человека-оператора, средства индикации (средства отображения информации) и органы управления. Главная функция этого комплекса - передача и переработка информации.

3. Концепции пропускной способности и последовательности действий. В основе данной концепции - определение качества работы по количеству обрабатываемой информации. Количественная оценка позволяет рассчитывать и более точно проектировать работу оператора.

Концепция последовательных действий связана с построением модели временных затрат при выполнении конкретных действий и операций. Если представить оператора как "совокупность отдельных логически законченных операций", то можно выделить следующие виды таких операций:

• 1) операции заканчиваются выдачей информации вовне (на органы управления, речевые ответы и т.п.); 2) операции заканчиваются принятием решения об отсутствии необходимости выполнять какие-либо действия, т.е. решение не выдавать информацию вовне.
• 4. Концепции количественной оценки рабочего процесса и надежности. Разные авторы выдвигают конкретные способы количественной оценки труда оператора.

Например, Г. М. Зараковский предложил количественные оценки некоторых психофизиологических характеристик деятельности оператора. В основе - составление и анализ алгоритмов рабочих процессов. Важным для анализа и оценки рабочего процесса является выявление отношений между членами алгоритма, т.е. между логическими условиями и исполнительными действиями (действия также называются "операторами"), что позволяет судить об интенсивности рабочего процесса, его логической сложности и стереотипности.

Например, выделяются следующие критерии оценки надежности человека-оператора: вероятность безотказной (исправной) работы; среднее время безотказной работы; среднее время между соседними отказами; частота отказов; интенсивность (опасность) отказов; среднее время восстановления исправной работы; коэффициент готовности к безотказному труду и т.п. Все это рассчитывается в специальных формулах.