6.7. Основы проектирования счм

Проектирование систем "человек - машина" занимает видное место в работах по инженерной психологии (см. Основы инженерной психологии, 1986. С. 196-275; Зинченко, Мунипов, 1979. С. 210-292 и др.). Само проектирование СЧМ традиционно анализируется по основным блокам: средства отображения информации (сокращенно - СОИ), органы управления или средства ввода информации (сокращенно - СВИ), рабочее место оператора. Рассмотрим каждый из этих блоков подробнее.

1. Средства отображения информации (СОИ). СамиСОИ различаются по следующим критериям:

• по способу использования СОИ: контрольные, быстрые ("да-нет"); качественные (насколько возрастает или падает параметр); количественное чтение информации (численные значения в аналоговой или цифровой форме) - это для больших СОИ;

• по форме сигнала: цифровые, буквенные, фигурные;

• по степени детализации: интегральные или детальные.

Выделяются основные подходы в совершенствовании СОИ(см.Основы инженерной психологии, 1986. С. 228-230):

• структурно-психологический (в основе - статистика, позволяющая выбирать наиболее оптимальные стратегии, совершать предпочтительные выборы при построении информационных образов объекта);

• системно-лингвистический (построение оптимальных языков, диалоговых систем);

• графоаналитический (табличное программирование, экспертная оценка, теория графов - строится "картинка" распределения потоков информации).

Перспективные подходы в совершенствовании СОИ:

• разработка многоканальных (многофункциональных) индикаторов;

• разработка полисенсорных (полимодальных) СОИ, т.е. воздействующих на различные органы чувств;

• объемное отображение информации ("плюс" - со стереоскопическим эффектом);

• разработка индикаторов с возможностью предсказания дальнейшего развития процесса - выход на совместное принятия решения человеком и машиной.

Органы управления или средства ввода информации - СВИ. В основутипологии СВИтакже могут быть положены разные критерии:

• по характеру движений человека различают: простые, повторяющиеся, высокоточные;

• по назначению выделяют: оперативные, периодические, эпизодические;

• по конструктивному исполнению: кнопки, тумблеры, педали.

На основании специальных замеров и испытаний выделяются требования к отдельным типам органов управления, к совместному расположению индикаторов и органов управления, к системам ввода информации (к клавиатурам). Например, выделяются следующие принципы совместного расположения индикаторов и органов управления:

• функциональное соответствие (каждой подсистеме СЧМ - свой блок-панель на общем пульте управления);

• объединение (использование однотипных элементов контроля и управления - оптимизация количества информации);

• совмещение стимула и реакции, что обеспечивает последовательность действий, соответствие общему алгоритму управления - пример про компьютер(ноутбук и обычный);

• важность и частота использования (наиболее важные органы управления - в наиболее удобном месте).

Также на основании специальных замеров и испытаний выделяются общие требования к системам ввода информации - СВИ (к клавиатурам):

• клавиши должны соответствовать характеру решаемых задач и соответствовать психофизиологическим характеристикам человека-оператора;

• расположение клавиш - оптимальное (минимум рабочих движений оператора);

• компактность клавиатуры и ее умещаемость в зоне моторного контроля (даже в условиях постоянного усложнения СЧМ и увеличения алфавита вводимых символов). Выделяются также основные правила экономии рабочих движений, которые важно учитывать при проектировании разнообразных органов управления (см.Зинченко, Мунипов, 1979. С. 292):

  • при движении двумя руками - одновременность, симметричность и противоположность по своей направленности (все это обеспечивает равновесие тела);

  • простота движений, их плавность и закругленность; необходима минимизация самого количества движений;

  • траектория - в пределах рабочей зоны оператора;

  • движения должны соответствовать анатомии руки и находиться в зоне зрительного контроля;

  • рабочие движения должны быть ритмичными;

  • привычность движения для работника (следует учитывать ранее сформированные двигательные навыки);

  • при возникновении малых сопротивлений - должны включаться малые группы мышц, при больших сопротивлениях - большие группы (т.к. требуются большие усилия);

  • необходимо по возможности использовать кинетическую (двигательную, инерционную) энергию самого объекта работы.

Выявлена более оптимальная организация при выполнении различных рабочих движений. В частности, там,где больше требуются быстрые движения, рекомендуется учитывать следующие особенности

• где требуется быстрая реакция, более предпочтительны движения к себе;

• в горизонтальной плоскости скорость рук быстрее, чем в вертикальной;

• наибольшая скорость руки - сверху вниз, наименьшая - от себя снизу вверх;

• скорость больше слева - направо (для правой руки и для правшей);

• вращательные движения быстрее, чем поступательные;

• плавные криволинейные движения рук быстрее, чем прямолинейные с внезапным изменением направления (чем резкие и угловатые);

Там, где требуются более точные движения, рекомендуется учитывать, что:

• более точные - в положении сидя (чем стоя);

• при движении в вертикальной плоскости ошибок меньше, чем в горизонтальной.

Рабочее место оператораявляется третьим блоком, анализ которого важен при проектировании и оптимизации систем "человек - машина".Основные условия проектирования рабочего места оператора:

• достаточное рабочее пространство для оператора;

• достаточные физические, зрительные и слуховые связи между работниками;

• оптимальное размещение рабочих мест в помещении, а также безопасные и удобные проходы;

• необходимое естественное и искусственное освещение;

• допустимый уровень акустического шума и вибрации;

• необходимые средства защиты от опасных и вредных производственных факторов (физических, химических, биологических и психофизиологических).

Оптимизация рабочего места оператора предполагает:

• выбор целесообразного рабочего положения (сидя, стоя);

• рациональное размещение индикаторов и органов управления;

• обеспечение оптимального обзора элементов рабочего места;

• соответствие рабочего места различным характеристикам работника;

• соответствие информационных потоков возможностям человека по их приему и переработке;

• обеспечение условий для кратковременного отдыха в процессе работы.

Выделяются также оптимальные рабочие позы оператора:

• положение "стоя" более естественно для человека (но при длительной работе стоя человек утомляется быстрее), поэтому необходимо предусмотреть возможность изменения рабочей позы;

• нормальная поза в положении "стоя", когда не требуется наклоняться вперед более, чем на 15^о;

• наклоны назад и в сторону (при работе стоя) нежелательны;

• положение "сидя" имеет много преимуществ (разгружаются многие системы органов), но длительное сидение тоже нежелательно, из-за нагрузки на таз, и поэтому также лучше предусмотреть смену поз.

В качестве примера можно привести основные требования к рабочему сиденью оператора:

• сиденье оператора должно обеспечивать позу, способствующую уменьшению статичной работы мышц;

• сиденье должно обеспечивать возможность для изменения рабочей позы;

• оно не должно затруднять деятельность различных систем организма (дыхательной системы, сердечно-сосудистой, пищеварительной) и не вызывать болезненных ощущений;

• глубина сиденья не должна быть чрезмерно большой;

• должно быть обеспечено свободное перемещение сиденья относительно рабочих поверхностей (в том числе желательно обеспечить вращение сиденья);

• важно предусмотреть возможность регулирования высоты, угла наклона спинки, высоты спинки;

• важно учесть требования безопасности (общие и частные, в зависимости от конкретного места работы оператора);

• желательно использовать на сидениях полумягкую обивку, но не скользкую, неэлектризирующуюся, воздухопроницаемую, влагоотталкивающую (кроме случаев с особыми условиями производства, где сиденья могут быть только деревянными) и т.п.

Можно выделить общую схему инженерно-психологического проектирования(см.Основы… , 1986. С. 196-346):           1. Анализ характеристик объекта управления: анализ статистических характеристик; анализ динамических характеристик; определение целей и задач системы.           2. Распределений функций между человеком и техникой: анализ возможностей человека и техники; определение критерия эффективности системы; определение ограничивающих условий; оптимизация критерия эффективности.           3. Распределение функций между операторами: выбор структуры группы; определение числа рабочих мест; определение задач на каждом рабочем месте; организация связи между операторами.           4. Проектирование деятельности конкретного оператора: определение структуры и алгоритма деятельности; определение требований к характеристикам человека (ПВК); определение требований к обученности; определение допустимых норм деятельности.           5. Проектирование технических средств деятельности операторов: синтез информационных моделей; конструирование органов управления; общая компоновка рабочего места.           6. Оценка системы "человек - машина": оценка рабочего места и условий деятельности; оценка характеристик деятельности оператора; оценка эффективности системы в целом.           Различными авторами предлагаются и иные варианты оптимизации систем "человек - машина". Например, Д. Босман разрабатываетсистемный подход к проектированию социотехнических систем(см.Леонова, Чернышева, 1995. С. 39-60). Д. Босман пишет: "Социо-технические системы представляют собой некоторую совокупность технических средств, процедур и правил, выполняющих заданную работу под управлением и контролем человека" (Там же. С. 39).

• Само системное проектирование предполагает(по сравнению с более простым проектированием), что:

  • разработка простых систем ("технология операциональной разработки") осуществляется через постепенное увеличение функций и проверки эффективности на основе опыта;

  • для более сложных систем более адекватным является подход под названием "компьютерная метафора". В основе - разделение целого на части, которые еще способны воспринимать управляющие воздействия оператора (т.е. основная функция разбивается на подфункции) - все это еще на этапе анализа (выделения подфункций). На этапе синтеза (собственно проектирования) - акцент на внедрение, где необходим постоянный контроль за эффективностью нововведений - частые повторы, пробы ("повторение - основа проектирования");

  • основные этапы процесса разработки и проектирования сложных систем: исследование; анализ и планирование; техническое проектирование; испытания; введение в эксплуатацию.

• Важным для проектирования различных социотехнических систем является учет индивидуальных характеристик оператора. Традиционно многие авторы используют схему составления индивидуальных характеристик оператора, предложенную Хопкиным (см.Леонова, Чернышева, 1995, с.55). Для оценки особенностей оператора в данной схеме выделяются15 групп характеристик:

  • Биографические данные: возраст, пол, национальность, опыт работы, выполняемая ранее работа.

  • Физические и физиологические характеристики: здоровье, физическая сила, выносливость, стрессоустойчивость.

  • Требования к сенсорным системам (включая "интермодальное взаимодействие").

  • Требования к когнитивным процессам: скорость, точность, способность к опознаванию в различных сенсорных модальностях.

  • Требования к обработке информации.

  • Требования к психомоторике: мышечная координация, ловкость, манипулятивные способности, реакция на стимул.

  • Требования к семантическим системам: умение говорить и понимать речь, беглость речи, ясность выражения мысли.

  • Знания и умения: фундаментальные знания, практические знания, обучаемость, способность применять знания, мастерство в работе, практические суждения.

  • Требования к образованию: базовое и квалификационное образование, дополнительная квалификация, последнее достижение, посещение курсов переподготовки, планы на будущее в области образования.

  • Требования к познавательным и мыслительным процессам: общая культура; вербальные, числовые, пространственные, механические способности и склонности; умение учиться на ошибках, способность не обращать внимания на обиды.

  • Требования к качеству исполнения: скорость и точность ассоциаций; перцептивные, интеллектуальные, психомоторные функции; целеполагание.

  • Индивидуальные требования: основные черты личности, специфические черты личности, индивидуальный профиль, внешний вид и привычки.

  • Социальные требования: способность работать в команде, такт, готовность к лидерству, мораль, отношение к руководству и подчиненным.

  • Мотивация и интересы: поведение, потребность в сложных задачах, готовность прилагать дополнительные усилия в работе.

  • Эмоциональные требования: эмоциональная стабильность, настойчивость, устойчивость к смене условий труда, реакция на стресс и скуку.

• Чем принципиально отличается эргономическое (инженерно-психологическое) проектирование от любого другого вида проектирования, например, от инженерного проектирования?- Е.Б. Моргунов выделяет два таких основных отличия:

  • при эргономическом проектировании "производится тщательный анализ не только прототипного устройства или программного комплекса, но и прототипной деятельности пользователя";

  • перед тем, как писать программу, имеет смысл сопоставить режимы, в которых выполняет работу специалист, и их усовершенствование в ходе исторического развития профессии.

Все это предполагает постоянное совершенствование проектируемых комплексов в сотрудничестве психолога-эргономиста с пользователем - по принципу: "чем раньше будет исправлена ошибка, тем качественнее станет конечный продукт" (Моргунов, 1994. С. 185-186).