Основы эргономики (Курс «Валеология») (96

Специфика взаимоотношений человека с предметом труда через промежуточное устройство определяется главным образом тем, какие свои функции как преобразователя информации и энергии человек передал этому устройству. Различают два типа систем «человек – машина»:

1)с промежуточными устройствами в виде простых орудий

труда;

2)в виде машин.

При работе с простыми орудиями труда весь поток информации, необходимой для управления воздействием на предмет труда, преобразует человек и он, таким образом, во всех отношениях и в любой момент осуществляет и контролирует процесс воздействия. Машина в интересующем нас аспекте является преобразователем информации, а не только энергии, т. е. она частично, без участия человека, формирует командные сигналы и регулирует воздействия. В результате принципиальная особенность работы человека с машиной заключается в неполном контроле с его стороны за ходом процесса воздействия на предмет труда.

Первый тип систем, которые можно назвать системами «человек – инструмент», делится на четыре класса в зависимости от того, какую функцию человека выполняет орудие труда.

1.Класс с эфферентными орудиями (инструментами). Психофизиологическая особенность этого класса заключается в изменении характера воздействия на предмет труда по сравнению с естественными двигательными реакциями человека.

2.Класс с афферентными орудиями. С помощью таких орудий естественный образ предмета труда превращается в измененный образ, который можно рассматривать как простейшую информационную модель предмета. Эта модель биоадекватна объекту. Искусственного кода здесь нет, a ecть изменение масштаба, ракурса, выпадение отдельных признаков и появление новых (например, при работе с микроскопом). В результате человек должен в процессе обучения выработать специальный (отличный от жизненного опыта) набор энграмм – эталонов, необходимых для восприятия.

3.Класс с орудиями памяти (к ним относятся, например, чертеж, фотография, запись). В этом случае используется искусственный код. Перекодирование как специфический психический процесс становится важным компонентом деятельности человека.

4.Класс с орудиями преобразования информации (счетная машинка, логарифмическая линейка и т. п.). В результате использо-

11

вания таких орудий меняется психологическая структура принятия решений. Ряд операций репродуктивного мышления человек может превратить в простые операции прямого замыкания, высвобождая тем самым свой мозг для творческого мышления.

Второй тип систем («человек – машина») делится на три класса.

1.Класс с простой машиной, в которой информация преобразуется по элементарной линейной программе (передача от человека части реакций прямого замыкания). Обратная информация от предмета труда поступает почти полностью к человеку, и он сам вносит коррективы в программу машины.

2.Класс с репродуктивно-преобразующей машиной (обычные ЭВМ). В этом классе характерным является существенное, почти полное, отчуждение человека от предмета труда и от процесса его преобразования. Если человеку понадобится включиться в рабочий процесс, он должен по искусственному коду реконструировать как состояние предмета труда, так и процессы, которыми управляет машина.

3.Класс с нерепродуктивно-преобразующей машиной (самоорганизующиеся кибернетические устройства). Взаимодействие человека с такой машиной уже носит характер информационного обмена между относительно замкнутыми системами преобразования информации.

Человека, работающего с помощью машины, будем называть оператором. Ввиду того, что именно этот тип деятельности является основным предметом эргономического исследования, рассмотрим его психофизиологическую сущность более подробно.

Наиболее характерной чертой деятельности оператора является то, что он лишен возможности непосредственно наблюдать за управляемыми объектами и вынужден пользоваться информацией, которая поступает к нему по каналам связи. Деятельность человека, осуществляемую не с реальными объектами, а с их заместителями или имитирующими их образами, называют деятельностью с информационными моделями реальных объектов.

Информационная модель – совокупность информации о состоянии и функционировании объекта управления и внешней среды. Она является для оператора своеобразным имитатором, отражающим все существенно важные для управления свойства реальных объектов, т. е. тех источников информации, на основе которой он формирует образ реальной обстановки, производит анализ и оценку сложившейся ситуации, планирует управляющие воздейст-

12

вия, принимает решения, обеспечивающие правильную работу системы и выполнение возложенных на нее задач, а также наблюдает и оценивает результаты их реализации [2].

Объем информации, включенной в модель, и правила ее организации должны соответствовать задачам и способам управления. Физически информационная модель реализуется с помощью устройств отображения информации. Наиболее существенной особенностью работы человека с информационной моделью является необходимость соотнесения сведений, получаемых с помощью приборов, экранов и других средств как между собой, так и с реальными управляемыми объектами. Именно на базе соотнесения этих сведений строится вся деятельность оператора. Рассмотрим основные этапы деятельности оператора при решении определенной технологической задачи или выполнении операции СЧМ.

Первый этап – восприятие информации – процесс, включающий следующие качественно различные операции: обнаружение объекта восприятия; выделение в объекте ряда признаков, соответствующих стоящей перед оператором задаче; ознакомление с выделенными признаками и опознавание объекта восприятия.

Различия между операциями обнаружения и выделения информативных признаков определяются тем, что явления, связанные с обнаружением объекта восприятия, относятся к уровню рецепторных полей воспринимающих систем, в то время как способность к выделению информативного содержания формируется на основе прошлого опыта и требует специального обучения.

В процессе ознакомления с выделенными признаками оператор устанавливает связи между отдельными свойствами объекта восприятия, увязывает их в единую схему, формирует собственные системы эталонов, на основании которых он может впоследствии опознать объект или ситуацию. Процессам ознакомления и опознавания обычно сопутствует укрупнение признаков, объединение их в структуры, которые затем выступают как единые оперативные единицы восприятия.

Оперативная единица восприятия – это семантически целостное образование, формирующееся в результате перцептивного обучения и создающее возможность практически одномоментного, симультанного и целостного восприятия объектов внешнего мира, независимо от числа содержащихся в них признаков. Формирование оперативных единиц восприятия обеспечивает не только целостность и предметность восприятия, но и возможность в дальнейшем мысленно реконструировать ряд особенностей объекта, не

13

нашедших непосредственного отражения в информации, предъявленной оператору, равно как и возможность выделения полезной информации в помехах.

Второй этап – оценка информации, ее анализ и обобщение с использованием заранее заданных или сформированных критериев. Оценка производится на основе сопоставления воспринятой информационной модели со сложившейся у оператора внутренней образ- но-концептуальной моделью обстановки (системы управления).

Концептуальная модель представляет собой продукт осмысления оператором сложившейся ситуации с учетом стоящих перед ним задач. В отличие oт информационной модели она относится к внутренним психологическим способам – средствам деятельности оператора.

В содержание образно-концептуальной модели оператора входят образы и модели реальной и прогнозируемой обстановки, значение совокупности (программ) возможных управляющих действий и исполнительных реакций системы. В нее входят также такие субъективные и часто нечетко определяемые элементы, как представление о целях и критериях функционирования системы, мотивы деятельности, знание (и ощущение) последствий принимаемых решений и т. п. Операция соотнесения элементов информационной модели с образами и представлениями, входящими в концептуальную модель, – важный этап переработки информации человеком. Эту операцию в деятельности человека называют декодированием.

Процесс декодирования связан с потерей некоторого количества информации. Кроме того, возможно получение неполной или неточной информации из-за помех. Поэтому оператор должен не только соотносить информацию с управляемым объектом, но и реконструировать ряд особенностей или состояний объекта, не нашедших отражения в предъявленной ему информации. Большое значение при этом имеет опыт оператора и обученность его наиболее эффективным приемам декодирования.

Завершающей операцией переработки информации на втором этапе является синтез, т. е. организация полученных после декодирования сведений в целостную систему взаимосвязанных характеристик. Благодаря этому оператор имеет возможность дополнить полученные текущие данные имеющимися у него знаниями о возможных состояниях и поведении объекта управления [3].

Следует различать постоянную (или медленно меняющуюся) образно-концептуальную модель (ПКМ), хранящуюся в долговре-

14

менной памяти оператора, и оперативную, в высшей степени подвижную образно-концептуальную (ОКМ), хранящуюся в кратковременной, или оперативной памяти (совокупность оперативных образов).

Если ситуация знакома, внешняя информационная модель лишь провоцирует адекватную ситуации оперативную концептуальную модель и оператор немедленно начинает реализацию соответствующей схемы поведения. При незнакомой, проблемной ситуации оперативная модель начинает формироваться в процессе управления. Тогда в ее содержание входят данные, извлекаемые оператором как из информационной, так и из постоянной концептуальной модели. Однако функции оперативной концептуальной модели не исчерпываются ролью «смесителя» информации, поступающей из обоих указанных источников. В ней происходит детерминированное текущей задачей перекодирование и преобразование этой информации, т. е. приведение ее к виду, пригодному для принятия решения, и сам процесс разрешения возникшей проблемной ситуации. Иными словами, формирование оперативной концептуальной модели в нестандартных условиях по сути дела совпадает с процессом принятия решения и формирования программы управляющих действий.

Третий этап – это принятие решения о дальнейших действиях (прогноз).

Вряде случаев задача определяется заранее заданным и известным оператору алгоритмом решения. Тогда основой взаимодействия оператора с информационной моделью является по существу выбор наилучшего из имеющихся в его распоряжении средств.

Деятельность оператора с информационной моделью усложняется, если ситуация не предусмотрена заданным алгоритмом решения. В этом случае взаимодействие оператора с информационной моделью преследует уже две цели – постановку самой задачи

инахождение способа ее решения, что достигается посредством оперативного мышления.

Впроцессе принятия решения оператор манипулирует преобразованной входной информацией. Эти манипуляции с образами представляют собой по существу мысленный эксперимент. Одна и та же информация может служить объектом огромного числа самых разных преобразований. Но от оператора требуется формирование образа, адекватного не только реальной ситуации, но и конкретной задаче, стоящей перед ним, а также имеющимся у него в

15

памяти способам решения подобных задач. В нахождении адекватного способа преобразования входной информации, являющегося основой оптимального решения, большую роль играют рационально построенная информационная модель и постоянная концептуальная модель, формирующаяся в процессе обучения.

Четвертый этап – приведение принятого решения в исполнение посредством определенного действия (системы действий) или отдачи соответствующих распоряжений.

Пятый этап – контроль за результативностью исполнения принятого решения.

После завершения этого этапа оператор приступает к решению другой задачи. Существуют случаи, когда оператору приходится одновременно решать несколько задач. Тогда рассмотренные этапы бывают как бы сдвинуты относительно друг друга.

Первые два этапа называют информационным поиском, последние три объединяются понятием «обслуживание».

Разумеется, четкую грань между информационным поиском и обслуживанием можно провести лишь условно, но для практических и исследовательских задач разграничение весьма удобно.

В реальной работе оператора перечисленные этапы не обязательно представлены полностью и в указанной последовательности. Нередко они настолько переплетены, что трудно выделить каждый из них в отдельности. В некоторых видах деятельности оператора тот или иной этап оказывается редуцированным, в то время как другой сильно разрастается и начинает составлять главное содержание действия. Наконец, в реальной работе оператора информационный поиск и обслуживание взаимообусловленны, так как от принятого решения зависит направление следующего шага информационного поиска. В свою очередь результаты информационного поиска оказывают влияние на точность и скорость обслуживания [4].

Учитывая это, можно выделить два основных типа деятельности оператора исходя из особенностей переработки им информации.

Для первого типа характерен относительно небольшой алфавит сигналов, точно ассоциированных с определенными реакциями. Информационное содержание сигналов можно воспринять и оценить настолько быстро, что информационный поиск и процесс принятия решения будут отсутствовать. Оператор от восприятия сразу переходит к исполнительному действию, т. е. осуществляет немедленное обслуживание. При этом нет многозначности связей между стимулами и возможными ответными действиями, что по-

16

зволяет рассматривать оператора как систему с фиксированными эталонами, соответствующими ограниченному классу стимулов, т. е. как систему, которая не использует в полной мере имеющиеся у нее блоки памяти, операции укрупнения, обобщения, трансформации и т. п. В этом случае оператор фактически переходит от первого этапа к четвертому, минуя два промежуточных, которые предельно упрощаются и свертываются.

Этот тип деятельности называется обнаружением с немедленным обслуживанием; в нем ограничены возможности оперирования алфавитом (набором) образов и алфавитом управляющих действий. Ограниченный характер имеет также использование оператором информационной модели. Осознавая и оценивая значение сигналов, с которыми ему приходится работать, оператор не испытывает необходимости воссоздавать полностью совокупность и взаимозависимость данных, отраженных в информационной модели. С психологической точки зрения операторам этого типа деятельности нет нужды строить динамичные оперативные концептуальные модели: они действуют по закономерностям реакций прямого замыкания.

Для второго типа деятельности оператора характерна переработка большого количества информации как воспринимаемой с устройств отображения, так и извлекаемой из памяти. Процесс восприятия превращается в самостоятельное действие, развернутое во времени и осуществляемое по определенным, заранее заданным или выработанным правилам. В этом случае происходит сложный процесс информационного поиска, который сменяется процессом преобразования информации, приводящим к принятию решения о необходимом воздействии на систему, а затем реализацией этого решения. Этот тип деятельности назван информационным поиском с отсроченным обслуживанием. Именно для данного типа характерно очень сложное взаимоотношение между информационной моделью и постоянной концептуальной моделью реальной обстановки. Оператор должен создавать временные оперативные концептуальные модели. При этом решение в форме оперативных моделей детерминируется и контролируется постоянной концептуальной моделью, в содержание которой входит и представление о конечном результате работы системы, о ее требуемой эффективности. В основе такой деятельности лежат процессы репродуктивного или продуктивного мышления.

Имеется существенное различие между двумя типами деятельности с точки зрения их измерения. Первый тип может, с извест-

17

ными ограничениями, количественно описываться при помощи теоретико-информационных понятий. Эта возможность обусловлена тем, что в процессе деятельности у оператора не происходит существенной смены алфавита стимулов и вероятностной модели ситуации, а сама деятельность включает в себя лишь один шаг осознанного преобразования информации.

В случае же информационного поиска с отсроченным обслуживанием оператор должен проводить группировку, обобщение, классификацию стимулов. Иными словами, ему приходится менять исходный алфавит стимулов, преобразуя его в различные оперативные единицы информации по самым разным алгоритмам. Следует иметь в виду, что в процессе обучения и тренировки второй тип деятельности оператора может переходить в первый.

Итак, в процессе трудового взаимодействия человека с предметом труда сначала происходит отражение этого предмета в концептуальной (психической) сфере, a затем его информационное и физическое (если предмет труда материален) преобразование.

Предметы труда (или предметы отдельных действий) могут быть либо внешними по отношению к человеку, либо внутренними. Внешний предмет труда представляет собой диалектическое единство информационного и материального объектов. Один и тот же предмет может быть и объектом психического отражения, и объектом физического (в частности, механического) воздействия со стороны человека.

Функционирование большинства СЧМ построено по иерархическому принципу как в смысле их структуры, так и в смысле этапности достижения трудовой цели.

Структура (или функциональная организация) СЧМ определяется составом и взаимосвязью отдельных частей, блоков и элементов. Частью СЧМ является и человек. Однако эта часть обладает рядом свойств, принципиально отличных от свойств промежуточного устройства, т. е. машины или инструментальной части системы. Для человека, выполняющего даже частные и простые задачи, самая сложная машина всегда остается орудием труда, с помощью которого он решает эти задачи. Человек может произвольно (а иногда и непроизвольно) изменять свои цели или способы их достижения и соответствующим образом изменять фракционирование машины. Кроме того, человек имеет свою иерархию функциональных блоков и реализующих их специфических психологических и физиологических механизмов, сложность которых несравнима со сложностью машин.

18

Иерархия этапности достижения цели заключается в последовательном выполнении человеком ряда действий разных порядков (уровней). Действие – поведенческий акт, имеющий осознанную цель, а совокупность действий, объединенных единым мотивом, – это деятельность. Относительно стабильные компоненты действия называют операциями. Целесообразно ввести дополнительно понятие «цикл деятельности», а также разделить действия по иерархическим уровням. Циклом деятельности следует считать совокупность действий, завершающихся выполнением трудовой задачи или ограниченных заданным временем непрерывной работы (один полет, вахта, смена и т. п.). Действия как процессы, ограниченные осознанными целями, обычно осуществляются человеком последовательно и потому образуют этапную иерархическую развертку во времени. Операции могут иметь как структурную, так и этапную иерархическую организацию.

Аналогом деятельности в машинной части СЧМ является функционирование, а аналогом действия – функция. Если критерием действия является элементарная для данного уровня рассмотрения цель, то критерием функции – решение запрограммированной задачи. Нередко термин «задача» применяют и к действиям человека. В таком случае обычно имеют в виду цель, заданную в определенных условиях. Совместный акт человека и машины, направленный на решение какой-то задачи, называют операцией СЧМ.

СЧМ в отличие от других чисто технических систем характеризуется рядом особенностей, которые она приобретает благодаря свойствам, присущим человеческой деятельности. Охарактеризуем эти особенности.

1.Универсализм. Каждая конкретная машина предназначена для выполнения ограниченного числа заранее известных задач. Человек в принципе может выполнять множество разных задач различными способами, хотя, конечно, для индивидуума имеются ограничения, обусловленные объемом и характером его способностей и знаний. Поэтому СЧМ также обладает более широкой универсальностью, которая проявляется в том, что человек может, используя по-новому те или иные свойства системы, примять ее для решения задач, которые не планировались при проектировании системы и не предусматривались инструкцией.

2.Адаптивность. Адаптивность СЧМ заключается в значительно большей приспосабливаемости системы к изменяющимся условиям ее функционирования. СЧМ приспосабливается двумя

19

путями: изменяя алгоритмы своей работы и изменяя свои характеристики по отношению к входным сигналам.

Наличие первого пути позволяет человеку с помощью машины решать одну и ту же задачу посредством разных алгоритмов. Второй путь характеризуется значительным диапазоном приспособления анализаторов человека к вариативным изменениям сигналов, поступающих на вход системы. Выделение инвариантных признаков большого числа звуковых и световых сигналов производится человеком значительно полнее и лучше, чем машиной. Человек обладает уникальной способностью распознавать сигналы, представляющие собой сложные образы.

3.Помехоустойчивость. Благодаря наличию у человека информационных каналов с разными механизмами помехоустойчивости (зрение, слух и т. д.) возможно использование дублирующего восприятия для повышения помехоустойчивости и помехозащищенности систем.

4.Резервирование. Особенностью резервирования у человека является возможность компенсации непредусмотренных отказов, действия при которых заранее неизвестны. Естественно, что возможности резервирования посредством замещения, т. е. выполнения работы вместо отказавшего элемента машин, ограничены объемом физических возможностей человека. Однако функциональное резервирование имеет широкие пределы. Хорошо обученный, эмоционально устойчивый оператор контролирует работу автоматических устройств и ликвидирует отказы техники, тем самым повышая надежность системы.

5.Изменчивость. Изменение состояния человека под влиянием различных факторов обусловливает как положительные, так и отрицательные стороны СЧМ. Положительной является возможность широкого приспособления к темповым, интенсивностным и экстенсивным требованиям к работе системы. Отрицательной является зависимость качества деятельности от факторов, способных ухудшать его, – от утомления, болезни и т. п.

Из отмеченных особенностей СЧМ вытекает, что эти системы описываются значительно большим числом параметров, влияющих на эффективность, чем автоматические устройства, причем их влияние на эффективность системы во многих случаях можно оценить только экспериментальным путем.

Общепринятым является определение эффективности как свойства, характеризующего способность системы к достижению поставленной перед ней задачи. Однако помимо этого понятия,

20