- •Раздел I
- •Предмет и задачи инженерной психологии
- •1.1. Предмет инженерной псннологни
- •1 .2. История развития инженерной и психологии
- •1.3. Задачи инженерной психологии
- •1.4. Методологические принципы и системный подход в инженерной психологии
- •1.5. Связь инженерной психологии с другими науками
- •Глава II инфо0рмационное взаимодействие между человеком и мишиной
- •1 2.1. Общие понятия об информации
- •2.2. Основные свойства и характеристики информации
- •2.3. Система переработки информации человеком
- •2.4. Обеспечение информационный процессов
- •2.5. Воспроизведение информации в системе «чешек-машина»
- •Система «человек - машина»
- •1 3.1. Особенности n классификация счм
- •Содержание инженерно-психологического обеспечения счм
- •3.2. Показатели качества систем «человек-машина»
- •3.3. Основные концепции анализа и проектирования систем «человек-машина»
- •3.4. Конфликты в системе «человек-машина» и способы их решения
- •Деятельность оператора в системе «человек - машина»
- •4.1. Понятие о профессии оператора
- •4.2.Оператор в системе «человек-машина»
- •Этапы деятельности человека-оператора
- •4.3. Психические явления в деятельности оператора
- •4.4. Психологическая характеристика деятельности оператора
- •4.5. Физиологическая характеристикадеятельности оператора
- •4.6. Деятельность оператора в особых условиях
- •4.7. Деятельность оператора в условиях потока сигналов
- •Общая характеристики методов
- •5.1. Классификация методов
- •5.2. Методы описания и анализа деятельности оператора
- •Многоуровневое описание операторской деятельности
- •1 5.3. Моделирование в инженерной психологии
- •Психологические методы
- •6.1. Опрос, наблюдение, эксперимент
- •6.2. Физическое моделирование деятельности оператора
- •6.3. Психологическое тестирование
- •6.4. Личностные методы
- •Объективные методы оценки свойств темперамента
- •6.5. Самонаблюдение, самооценка, самоотчет
- •Физиологические методы
- •7.1. Основные физиологические показатели оператора
- •7.2. Методы получения и обработки физиологической информации
- •Математические методы
- •8.1. Математическая обработка экспериментальных данных
- •8.2. Возможности формализации деятельности оператора
- •8.3. Математическое моделирование деятельности оператора: модели задачи
- •8.4. Математическое моделирование деятельности оператора: модели оператора
- •Имитационные методы
- •9.1. Физическая (психологическая) имитация деятельности оператора
- •9.2. Цифровая (статистическая) имитация деятельности оператора
- •Техническое обеспечение инженерно-психологических исследований
- •10.1. Приборы и аппаратура для инженерно психологических исследований
- •10.2. Применение эвм и автоматизация инженерно психологическим исследований
- •10.3. Теоретические основы психологических измерений
- •10.4. Методы регистрации и измерения показателей деятельности оператора
- •Прием информации оператором
- •11.1. Психофиологическая характеристика процесса приема информации
- •11.2. Энергетические и информационные карактеристики зрительного анализатора
- •Значения коэффициента отражения
- •Значения слепящей яркости для различных уровней адаптации
- •11.3. Пространственные и временные характеристики зрительного анализатора
- •11.4. Характеристики слухового анализатора
- •Нормы разборчивости речи
- •11.5. Характеристики кожного и других анализаторов
- •11.6. Взаимодействие анализаторов при приеме информации
- •Объем кратковременной памяти (количество запоминаемых символов) при мономодальном и полимодальном предъявлениях информации
- •Хранение и переработка информации оператором
- •12.1. Процессы памяти
- •Характеристика блоков хранения информации в трехкомпонентной модели памяти
- •12.2. Характеристики оперативной памяти
- •Зависимость продуктивности памяти от вероятности появления символов
- •12.3. Оперативное мышление
- •12.4. Моделирование мыслительных процессов
- •Принятие решения в деятельности оператора
- •13.1. Психологические аспекты проблемы принятия решения
- •13.2. Информационная подготовка решения
- •Характеристика процессов принятия решения
- •13.3. Принятие решения на перцептивно-опознавательном уровне
- •Вероятность опознавания фотоизображения объектов
- •13.4. Особенности принятия решения на речемыслительном уровне
- •13.5. Групповое принятие решений
- •Управляющие действия оператора
- •14.1. Рабочие движения человека-оператора
- •Скоростные характеристики движений рук
- •Размеры зон досягаемости человека, мм
- •Усилиякоторые могут развить руки человека, н
- •Рекомендуемые усилия на органы управления
- •14.2. Психомоторика оператора
- •Зависимость ошибочных реакций от вида движения
- •14.3 Антропометрические характеристики
- •Амплитуда движений различных частей тела
- •Антропометрические характеристики взрослого населения России, см
- •Исходные данные для выбора диапазона изменения антропометрических характеристик
- •Поправки на одежду и обувь для некоторых размеров тела
- •14.4. Физические качества, энерготраты и тяжесть труда оператора
- •14.5. Речевой ответ оператора
- •Функциональные состояния оператора
- •15.1. Общая характеристика функциональных состояний
- •Признаки функциональных состояний оператора
- •15.2. Эмоциональные состояния оператора
- •15.3. Утомление оператора
- •15.4. Контроль функционального состояния оператора
- •Возможности различных методов контроля
- •Требования к различным видам контроля
Предмет и задачи инженерной психологии
1.1. Предмет инженерной псннологни
Известно, что главной производительной силой общества является человек. Используя средства труда, он преобразует природу соответственно заранее поставленной цели. С развитием средств труда меняется и трудовая деятельность человека.
С давних пор при создании орудий и средств труда учитывались те или иные свойства и возможности человека. В начале интуитивно, а позже с привлечением научных данных решалась задача приспособления техники к человеку. Однако предметом анализа последовательно становились различные свойства человека.
На первых порах основное внимание уделялось вопросам строения человеческого тела и динамики рабочих движений. На основе данных биомеханики и антропометрии разрабатывались рекомендации, относящиеся лишь к форме и размерам рабочего места человека и используемого им инструмента. Затем объектом исследования становятся физиологические свойства работающего человека. Рекомендации» вытекающие из данных физиологии труда, относятся уже не только к оформлению рабочего места, но и к режиму рабочего дня, организации рабочих движений, к борьбе с утомлением. Предпринимались попытки оценить различные виды труда с точки зрения тех требований, которые они предъявляют человеческому организму.
Научно-техническая революция привела к существенному изменению условий, средств и характера трудовой деятельности. В современном производстве, на транспорте, в системах связи, в строительстве и сельском хозяйстве все шире применяются автоматы и вычислительная техника; происходит автоматизация многих производственных процессов.
Благодаря техническому перевооружению производства существенно изменяются функции и роль человека. Многие операции, которые раньше были его прерогативой, сейчас начинают выполнять машины. Однако, каких бы успехов ни достигала техника, труд был и остается достоянием человека, а машины, как бы сложны они ни были, являются лишь орудиями его труда. В процессе труда человек, используя машины как орудия труда, осуществляет сознательно поставленные им цели.
Вместе с тем автоматизация производства ведет к перестройке трудовой деятельности человека. Освобождаясь от ряда функций, переданных машинам, человек получает новые возможности для реализации своих целей.
С развитием техники роль человека в процессе производства неуклонно возрастает. Освобождаясь от необходимости выполнять частные операции, он начинает регулировать и контролировать огромные потоки энергии и информации, сложные системы технологических процессов. При этом возрастает уровень его ответственности и цена допускаемых ошибок. Например, если ошибается рабочий-станочник, то в результате — одна испорченная деталь; ошибка же оператора автоматической линии приводит к браку сотен и тысяч деталей.
Следовательно, с развитием и усложнением техники возрастает значение человеческого фактора на производстве. Необходимость изучения этого фактора и учета его при разработке новой техники и технологических процессов, при организации производства и эксплуатации оборудования становится все более очевидной. От успешности решения этой задачи зависит эффективность и надежность эксплуатации создаваемой техники.
Функционирование технических устройств и деятельность человека, который пользуется этими устройствами в процессе труда, должны рассматриваться во взаимосвязи. Эта точка зрения привела к формированию понятия системы «человек—машина» (СЧМ). Под СЧМ понимается система, включающая человека-оператора (группу операторов) и машину, посредством которой осуществляется трудовая деятельности. Машиной в СЧМ называется совокупность технических средств, используемых человеком-оператором в процессе деятельности. СЧМ и является объектом инженерной психологии.
Обобщенная структурная схема СЧМ показана на рис. 1.1. Любые изменения в состоянии управляемого объекта (УО) поступают в технические устройства системы и после соответствующей обработки в них отображаются на средствах отображения информации (приборах и индикаторах). Следовательно, оператор воспринимает не непосредственно состояние УО, а некоторый имитирующий его образ, называемый информационной, моделью и формируемый с помощью средств отображения информации.
Информационная модель должна, с одной стороны, с необходимой полнотой и точностью отображать
Рис. 1.1. Структурная схема системы «человек—машина»
состояние УО, с другой — соответствовать возможностям оператора по приему и переработке информации. На основании воспринятого с помощью органов чувств состояния информационной модели в сознании оператора (его центральной нервной системы) формируется оперативный образ, или концептуальная модель УО.
В ее содержание входит полученное оператором представление о текущем состоянии УО. Оно сравнивается с некоторым эталоном, хранящимся в памяти оператора и отражающим требуемое состояние УО. В результате такого сравнения оператор принимает решение по приведению текущего состояния УО в заданное (требуемое). Это решение передается эффекторам (органы движения), с помощью которых командная информация вводится в машину, в результате чего осуществляется перевод УО в нужное состояние. На этом заканчивается цикл регулирования в системе «человек—машина».
Вводя понятие системы «человек — машина», следует отметить два важных обстоятельства. Во-первых, помимо этого термина употребляются и другие: антропотехническая система, эргатическая система, эрготехническая система, система «человек —техника», система «оператор — машина» и др. Детальный анализ и особенности применения этих терминов рассмотрены Ю.Г. Фокиным [184]. Однако не вдаваясь в частные детали, следует отметить, что во многих случаях эти термины фактически означают одно и то же. Поэтому мы будем использовать термин СЧМ как наиболее употребительный.
Во-вторых, чтобы подчеркнуть роль внешней среды (а более широко — условий труда) вводят такое понятие, как система «человек — машина — среда». Однако в этом нет особой необходимости, так как любая СЧМ всегда работает в условиях определенной среды. Об этом свидетельствуют и первые серьезные публикации по инженерной психологии, в которых деятельность оператора рассматривается с учетом тех внешних условий, в которых она протекает [59, 62, 76, 93]. Несмотря на это в этих публикациях речь идет только о системе «человек—машина». Поэтому усложнять название термина введением третьей составляющей «среда» представляется нецелесообразным.
Рис. 1.2. Предмет, цель и задачи инженерной психологии.
Система «человек — машина» представляет собой частный случай управляющих систем, в которых функционирование машины и деятельность человека связаны единым контуром регулирования. При организации взаимосвязи человека и машины в СЧМ основная роль принадлежит уже не столько анатомическим и физиологическим, сколько психологическим свойствам человека: восприятию, памяти, мышлению, вниманию и т. п. От психологических свойств человека во многом зависит его информационное взаимодействие с машиной. Необходимость изучения этих свойств человека в СЧМ привела к появлению инженерной психологии (рис. 1.2).
Инженерная психология есть научная дисциплина, изучающая объективные закономерности процессов информационного взаимодействия человека и техники с целью использования их в практике проектирования, создания и эксплуатации СЧМ. Процессы информационного взаимодействия человека и техники являются предметом инженерной психологии. Значение инженерной психологии при изучении деятельности человека в СЧМ определяется тем, что она исследует процессы приема, хранения, переработки и реализации информации человеком. В системах управления циркуляция и переработка информации имеют фундаментальное значение. С одной стороны, от точности и своевременности приема информации человеком, надежности ее хранения и воспроизведения, эффективности переработки в конечном итоге зависят надежность, точность и быстродействие всей СЧМ. С другой стороны, с теми или иными нарушениями информационного взаимодействия человека и машины связана основная масса ошибок, допускаемых человеком. Чтобы система «человек — машина» функционировала надежно и эффективно, необходимо, чтобы информация, адресуемая человеку, передавалась ему в форме, наиболее удобной для ее восприятия, запоминания и осмысливания; а органы управления были бы удобными для организации соответствующих движений.
Часто человек допускает ошибки не потому, что он не овладел своей профессией, а потому, что его психофизиологические возможности ограничены: скорость передаваемой ему информации превышает возможности органов чувств, форма сигналов оказывается трудной для осмысливания их человеком и т. п. Если при создании новой техники не будут учтены закономерности восприятия, внимания, памяти и мышления, психические свойства человека и динамика его психических состояний, то это означает, что уже в самой создаваемой технике «закладывается» человеческая ошибка.
В настоящее время инженерная психология развивается интенсивно как в нашей стране, так и за рубежом. Ее развитие направлено на комплексное решение задачи повышения производительности труда, всестороннего и гармоничного развития личности, улучшения условий и гуманизации труда человека» управляющего современной сложной техникой.
Любая, даже самая совершенная техника создается для использования ее человеком. Создание наиболее благоприятных условий для трудовой деятельности человека является важнейшей задачей. Решить эту задачу помогает, наряду с другими науками, и инженерная психология, изучение которой необходимо современному инженеру и организатору производства любого ранга.