Предмет инженерной психологии. Система «человек-машина»

 

 

Введение  в инженерную психологию 

 

Предмет инженерной психологии. Система «человек-машина».

 

Экран индикатора кругового  обзора судовой радиолокационной станции

Летом 1956 года в  Северной Атлантике двигались друг другу навстречу два быстроходных пассажирских лайнера: один – из Европы в Америку, другой – из Америки в Европу. Это были  шведский лайнер «Стокгольм» и итальянский «Андреа Дориа» - одно из крупнейших и наиболее современных пассажирских судов мира. Видимость была неважная, временами суда попадали в полосы густого тумана. Однако капитаны не сбавляли скорость хода; ведь на каждом судне вели наблюдение за обстановкой с помощью новейшей по тому времени аппаратуры - радиолокационных станций. Судоводители оценивали опасность столкновения со встречными судами, наблюдая за перемещением отметок эхо-сигналов на экране радиолокационной станции - надежного средства обнаружения целей в любых условиях видимости. Они видели на экране маленькие светящиеся точки, и должны были опознать среди них те, которые отмечают суда, а не помехи от волнения моря или другие объекты, отделить опасные цели от неопасных, установить элементы их движения, спрогнозировать развитие ситуации и принять решение на маневр.

вахтенные помощники капитана заблаговременно обнаружили на экранах своих радиолокаторов отметки эхо-сигнала от встречного судна. пространство для уклонения от опасности было практически неограниченным, однако вахтенные, считая, что суда безопасно разойдутся, не изменяли курсы и скорости до того момента, пока столкновение не стало неизбежным. Нос шведского лайнера «Стокгольм» глубоко вошел в борт «Андреа Дориа». 52 человека погибло при столкновении, и «андреа Дориа», гордость итальянского флота, «Гранд-дама океана», пошел ко дну.

В чем же причина  морской трагедии? Может быть, радиолокатор был неисправен? Нет, на каждом судне  локатор был в порядке. Умысла в действиях судоводителей тоже не было. Подлинная причина аварии находилась на стыке между «машинным» звеном системы - радиолокационной станцией – и ее «человеческим» звеном –  вахтенным помощником капитана.

Современное морское  судно – один из примеров системы «человек – машина» - системы, в которой человек (или группа людей) взаимодействует с  техническим устройством в процессе производства материальных ценностей, управления, обработки информации и т.д.  В общем случае машинное звено системы составляют эксплуатируемое оборудование, средства отображения информации о состоянии оборудования и внешней среды и органы управления оборудованием. Человек воспринимает информацию, перерабатывает ее в соответствии с целями функционирования системы, принимает решения и осуществляет управляющие воздействия.

Для того чтобы человеко-машинная система успешно функционировала, должно быть обеспечено взаимопонимание  «машинного» и «человеческого»  звена системы, качественное взаимодействие между ними. Именно в области взаимодействия человека и машины и возникают  осложнения, приводящие подчас к драматическим  последствиям, несмотря на вполне удовлетворительное состояние как машинного, так  и человеческого звена системы.

Схематическое представление  системы "человек-машина"

В системе управления человек осуществляет деятельность не с реальными объектами, а с  их заместителями, имитирующими их образами. Показания радиолокатора в форме  отметок на экране индикатора кругового  обзора, числовых значений на счетчиках  направления и расстояния образуют информационную модель, отображающую положение и перемещение наблюдаемого объекта.

Информационная  модель представляет собой организованное в соответствии с определенной системой правил отображение управляемого объекта, его системы управления, внешней  среды и способов воздействия  на них.

Информационная  модель имеет материальный характер: ее образуют технические средства отображения  информации – сигнальные индикаторы, счетчики, мнемосхемы, экраны, приборные  панели. Любой технике свойственны  ограничения. Поэтому информационная модель не идеально отображает действительность, она неизбежно упрощает и огрубляет  ее, а в какой-то степени и искажает в силу присущих любой аппаратуре погрешностей. Неадекватность информационной модели реальным параметрам объекта  – один из источников принятия человеком  неверного решения.

Когда человек обращается к информационной модели, в его  сознании на основе накопленных знаний и опыта формируется внутренняя концептуальная модель – совокупность представлений о состоянии управляемого объекта и внешней среды. Именно концептуальная модель определяет характер принимаемых человеком решений и выработку им управляющих воздействий. Она формируется в сознании человека применительно к решаемой задаче как субъективное отражение состояния управляемого объекта и производственной среды. Информационная модель представляет собой источник и основу для формирования концептуальной модели. Формирование концептуальной модели – психический процесс, который опирается на восприятие информации, доставляемой техническими средствами.

В чем же источник ошибок, которые привели к столкновению океанских лайнеров?

Первое – это  несовершенство информационной модели. Информация передается человеку в закодированном виде, и эти точечки и линии  на экране радиолокатора, вообще говоря, сами по себе не сообщают, могут столкнуться  суда или разойдутся безопасно. Второе – это несовершенство концептуальной модели, обусловленное тем, что направление  на встречное судно определяется радиолокатором с некоторой погрешностью. судоводители «Стокгольма» и «Андреа Дориа» этого не учли, ограничились прикидкой на глаз оценки опасности столкновения, не выполнили необходимых расчетов, т.е., в сущности, неверно интерпретировали показания аппаратуры, вследствие чего сложившаяся в их сознании концептуальная модель неверно отражала фактическую ситуацию. Результат – принято неверное решение, суда столкнулись, люди погибли, огромные материальные ценности пошли на дно океана.

Проблемы формирования концептуальных моделей и выработки  решений в системе «человек –  машина» на основе изучения психических  процессов, состояний и характеристик  психики операторов являются основным содержанием инженерной психологии как научной дисциплины.  

 

Объектом инженерной психологии, центральной фигурой, на изучение которой направлена эта  наука, является человек у пульта - оператор, осуществляющий трудовую деятельность, основу которой составляет взаимодействие с машиной, предметом труда и внешней средой посредством дистанционного управления.

Конкретные результаты трудовой деятельности оператора могут  быть самыми разнообразными. Оператор – это и диспетчер энергетической системы, и пилот – командир воздушного корабля, и человек у компьютера, и управляющий прокатным станом или самыми разнообразными технологическими процессами.

Инженерная психология изучает и преобразует труд оператора, выполняющего функции управления сложной системой. Сложная система «человек - машина» характеризуется двумя главными отличительными признаками. Во-первых, в такой системе человек контролирует состояние управляемого объекта и воздействует на него не путем непосредственного контакта с орудием и предметом труда, а через дистанционные передачи. человек воспринимает информацию об объекте управления и влияющих факторах среды от средств отображения информации и осуществляет воздействие на управляемый объект посредством органов управления.

К другим особенностям труда человека-оператора относятся:

·        большая сложность и высокая скорость процессов;

·        необходимость переработки больших объемов информации;

·        необходимость активного, инициативного отношения к деятельности;

·        высокая ответственность за ошибки;

·        неравномерность рабочего ритма, переходы от пассивного ожидания к интенсивным действиям;

·        неопределенность моментов перехода; необходимость поддержания высокого уровня бдительности и готовности;

·        необходимость сохранения устойчивой работоспособности при ухудшении условий работы.

инженерная психология изучает психологические закономерности трудовой деятельности человека в системах управления и контроля, его информационное взаимодействие с техническими устройствами этих систем.

Инженерная психология имеет целью разработку психологических основ для проектирования и создания новой техники с учетом «человеческого фактора», т.е. с учетом совокупности тех свойств человека-оператора, которые влияют на эффективность системы «человек – машина».

на английском языке инженерную психологию определяют как «Human engineering» – «человеческая инженерия» или «Human factors in engineering and design» - «человеческие факторы в технике и проектировании», что подчеркивает функции инженерной психологии как инженерной дисциплины, непосредственно нацеленной на решение проблем проектирования технических средств. С другой стороны, инженерная психология представляет собой отрасль психологической науки; она изучает «человеческий фактор» и придает наибольшее значение именно познанию психических закономерностей, обуславливающих деятельность человека-оператора. в отличие от других отраслей психологической науки, инженерная психология обладает одной примечательной особенностью. Если психологу достаточно вскрыть и объяснить закономерности психической деятельности, то инженерно-психологические исследования направлены на принятие конкретных практических решений по проектированию или усовершенствованию техники и методов ее эксплуатации, подготовке и обучению операторов.

инженерная психология служит гуманным целям, направленным на то, чтобы сделать труд человека привлекательным, безопасным, высокоэффективным.

Инженерная психология как научная дисциплина связана  с психологией труда. Психология труда имеет основной целью повышение эффективности труда за счет совершенствования уже созданной, уже эксплуатируемой техники и приспособления человека к эксплуатации этой техники. Психология труда изучает психические процессы, происходящие при выполнении ручного или простого машинного труда, которые состоят в том, что человек посредством орудия труда воздействует на предмет труда. Она вырабатывала соответствующие рекомендации, относящиеся к отбору работников, их профессиональной подготовке, режиму трудовой деятельности и т.п. Например, к водителю трамвая при профессиональном отборе предъявлялись требования быть внимательным, обладать достаточной скоростью реакции, чтобы не наехать на внезапно возникшее препятствие, не теряться в стрессовых ситуациях. Пока машина выполняла только энергетические или силовые функции, методы психологии труда обеспечивали работу людей с производственной или военной техникой. Но с переходом к машинам, способным замещать психические функции человека, - воспринимать и преобразовывать информацию, осуществлять контроль за производственными процессами, вырабатывать управляющие воздействия, проблемы изучения психических процессов в сфере человеко-машинного взаимодействия уже вышли за традиционные рамки психологии труда.

Проблемы взаимодействия человека, машины и среды в процессе трудовой деятельности изучаются эргономикой – интегральной наукой о трудовой деятельности, рассматривающей ее антропометрические, психофизиологические, информационные, педагогические аспекты. Инженерная психология может рассматриваться как составная часть эргономики, решающая ее задачи применительно к сложным системам «человек – машина», обеспечивающая учет психологических факторов при проектировании и эксплуатации этих систем.

Методы исследования, используемые в инженерной психологии, в значительной степени заимствованы из арсенала общей и экспериментальной  психологии. Инженерная психология опирается  на достижения социальной, педагогической психологии, психологии труда и вносит свой вклад в развитие этих отраслей психологической науки.

Формированию инженерной психологии как науки положено начало в 40-х годах прошлого века трудами  психологов США и Англии. при эксплуатации военной техники в годы второй мировой войны резко обозначился эффект новизны, для которого было характерно:

широкое применение сложных электронных устройств  и автоматов для управления движением  различных объектов;

распространение теории автоматического регулирования  и стремление перенести ее на описание психических процессов и использовать для моделирования деятельности человека.

Возникла необходимость  в инженерно-психологических разработках, а это обеспечило приток свежих сил  к разработке теории и проектированию человеческого труда - математиков, физиков, инженеров, кибернетиков, биологов и, конечно, психологов. Среди западных специалистов, внесших наиболее значительный вклад в становление и развитие этой науки, следует отметить известных  психологов А.Чапаниса, К.Моргана, Д.Мейстера, В.Вудсона, Д.Коновера, М.Монмоллена. Появление  отечественных школ инженерной психологии относится к началу 60-х годов; наиболее заметную роль в их становлении  и развитии сыграли труды Б.Ф.Ломова, В.Д.Небылицына, В.П.Зинченко, М.А.Котика, А.М.Емельянова, В.Ф.Венды, В.М.Мунипова.

Необходимо отметить, что, несмотря на более чем полувековую  историю инженерной психологии, ее рамки нельзя считать четко очерченными; в особенности существенно пересечение  ее предмета с эргономикой и психологией  труда. Различные авторы либо относят  отдельные упомянутые выше проблемы к сфере ведения этих дисциплин, либо, наоборот, причисляют к инженерной психологии большие разделы эргономики и психологии труда.

Инженерная психология – интенсивно развивающаяся научная  дисциплина. Если на первоначальном этапе  ее развитие было обусловлено потребностями  военной техники, авиации, энергетических систем, то в последующем высокий  спрос на методы и результаты инженерно-психологических  исследований предъявили космонавтика, морской, автомобильный, железнодорожный  транспорт, автоматизированные системы  управления технологическими процессами самого разнообразного вида. В последние  годы резко возрос спрос на инженерно-психологические  разработки в сфере использования  компьютерной техники.