Предмет инженерной психологии. Система «человек-машина»

Во-вторых, теория надежности предполагает, что элементы системы  работают и отказывают независимо друг от друга. Но в человеческом организме  подобные элементы находятся в тесной взаимосвязи и под центральным  управлением.

В-третьих, надежность технического устройства, как правило, понижается с усложнением задачи; надежность же человека во многих случаях  определяется не сложностью решаемой задачи, а его отношением к отдельным  действиям.

Надежность технического устройства при выполнении конкретной операции не зависит от того, с какой  целью она выполняется. В отличие  от этого, человек – сознательно  или бессознательно – соотносит  решаемую задачу с целями, стоящими перед ним и системой в целом, привносит в решение эмоциональный  фактор, влияющий на надежность.

Надежность человека-оператора  в общем случае обусловлена тремя  основными факторами:

·        степенью инженерно-психологической согласованности техники с психофизиологическими возможностями оператора для решения возникающих у него задач;

·        уровнем обученности и натренированности оператора при выполнении этих задач;

·        его физиологическими данными, в частности особенностями нервной системы, состоянием здоровья, порогами чувствительности, а также психологическими особенностями его личности.

При исследовании проблемы надежности человека-оператора неизбежно  возникает вопрос: насколько человек, с его данными психическими и  физиологическими качествами, потенциально способен надежно действовать в  экстремальной ситуации?

Выполненные исследования свидетельствуют о том, что потенциальные  возможности оператора к надежной работе определяются двумя группами качеств, различающимися степенью их устойчивости. Первая группа объединяет  типологические свойства нервной системы, характеризующие  протекание нервных процессов возбуждения  и торможения. К этим свойствам  относятся сила (или слабость) нервной  системы, подвижность (или инертность), лабильность, характеризующая скорость возникновения и прекращения  нервных процессов, и динамичность, которая характеризует быстроту и легкость приспособления нервной  системы к новым условиям. Свойства нервной системы отличаются высокой  консервативностью, они почти не поддаются изменению, воспитанию в  процессе деятельности.

Свойства нервной  системы сами по себе не являются ни «положительными», ни «отрицательными». Например, слабость  выражается, с  одной стороны, в малой выносливости нервной системы, но, с другой, связана  с повышенной чувствительностью  к воздействиям малой интенсивности (для сильной нервной системы  – наоборот). Понятно, что в зависимости  от конкретной обстановки проявления силы или слабости нервной системы  могут способствовать или препятствовать успешной деятельности.

Вторую группу качеств  составляют свойства личности, которые  менее устойчивы, чем свойства нервной  системы: добросовестность, волевые  качества, самообладание, интерес к  деятельности, умение быстро замечать и поправлять ошибки, умение не давать мешать себе работать. Эту группу качеств  можно формировать посредством  обучения, воспитания, тренировок.

Однако в практической деятельности надежность оператора  обычно в значительной мере зависит  от характера решаемой задачи, условий  работы, особенностей техники и т.п. Нужно иметь в виду значительные компенсаторные возможности личности человека-оператора, позволяющие в  данном конкретном виде деятельности восполнить недостатки одних качеств  за счет других. Например, оператор, отличающийся неустойчивостью внимания, рассеянностью, компенсирует эти недостатки приобретением  навыка педантично выдерживать заученную  программу действий, не полагаясь  на способность к непроизвольному  наблюдению.

Между надежностью  оператора и технических устройств  в системе «человек – машина»  существует взаимное влияние. Как машина, так и оператор могут каждый в  отдельности отказывать и выводить из строя систему. Кроме того, машина, из-за ее несовершенства, может провоцировать  отказы оператора. Человек, в свою очередь, тоже может при управлении машиной  вызвать в ней отказы.

Однако человек  способен и благотворно влиять на надежность системы. Он может обнаруживать и устранять отказы машины в случае их возникновения, может, даже при отдельных  поломках машины, удерживать выходные параметры машины в заданных пределах и не допускать при этом ее полного  отказа. Человек с его большими приспособительными и творческими  возможностями самим фактом своего участия в системе управления способствует повышению ее надежности. Проведенные исследования показали, что при однократном резервировании технических устройств человеком надежность системы оказывается выше, чем при использовании четырехкратного технического резервирования.

При конструировании  человеко-машинных систем у машины может быть предусмотрена функция  контроля состояния оператора и  его управляющих действий, способность  отфильтровывать его ошибки, в  случае нарушения нормальной жизнедеятельности  оператора автоматически резервировать  его и таким образом предупреждать  отказ системы.  

5.    Средства отображения информации  

Особый интерес  для инженерной психологии представляют те звенья машины, с которыми человек  непосредственно соприкасается. Значительная часть информации о состоянии  объектов управления и взаимодействующей  с ними внешней среды поступает  к оператору не через непосредственное воздействие на органы чувств несущих  ее физических полей, а опосредствованно, в форме показаний измерительных  приборов, изображений на экранах  электронно-лучевых трубок, дисплеев и другими способами. Технические  средства, отображающие состояние объекта  наблюдения или ход процесса в  форме, удобной для восприятия человеком, получили название «индикаторы».

Наиболее распространены индикаторы, передающие информацию по каналу зрения. Это обусловлено рядом  причин. Во-первых, зрительная информация может наиболее полно и всесторонне отражать состояние ее источника, и человеку поэтому свойственно получать подавляющий объем информации – 80-90% - из окружающего мира именно по этому каналу. Во-вторых, по зрительному каналу, в отличие от других каналов, можно параллельно передавать большое количество отдельных сигналов в расчете на то, что при необходимости оператор будет концентрировать внимание лишь на нужном ему сигнале. В-третьих, передача зрительных сигналов наиболее легко и с наименьшими материальными затратами поддается технической реализации.

Слуховой канал обычно занят восприятием речевых команд, поступающих как непосредственно, так и по радио или по телефону. Эти команды наиболее важны для оператора, так как они могут изменить общую программу его деятельности. По каналу слуха следует передавать только  отдельные короткие, крайне важные сигналы о состоянии системы, которые требуют экстренного привлечения внимания и немедленного реагирования. Звуковой сигнал имеет то преимущество, что он воспринимается независимо от местоположения оператора.

Использование других каналов восприятия – тактильной чувствительности (восприятие мышечных ощущений) или болевой чувствительности – может иметь крайне ограниченное применение.

При формировании информационной модели основополагающим является принцип существенности отображаемой информации. Предъявление оператору второстепенной, малосущественной информации «на всякий случай» может привести к перегрузке его внимания и снижению эффективности работы.

Визуальные и  звуковые индикаторы, мнемосхемы, приборные  панели должны отвечать следующим требованиям:

полнота отображения  ситуации; взаимное расположение элементов  информационной модели должно облегчать  целостность ее восприятия;

соответствие возможностям человека по объему предъявляемой информации;

адекватность задаче, которую выполняет оператор в  системе;

наглядность представления  информации, способствующая быстроте ее  восприятия и сокращению дальнейших умственных операций. Информационная модель должна в наиболее доступной  для оператора форме представлять отображаемые свойства и состояния  объектов.

чтение показания прибора — сложный процесс, который требует не просто восприятия, но и предполагает развертывание интеллектуального процесса - понимания. О типичных ошибках, которые могут возникать при использовании различных средств отображения информации, можно составить представление по результатам специальных исследований, которые были выполнены применительно к приборам, используемым летчиком при управлении воздушным судном.

·       Наибольшая частота ошибок наблюдалась при обращении к стрелочному указателю, стрелка которого делает несколько оборотов. Человек не в состоянии понять, что показывает прибор, поскольку не может быстро считать обороты стрелок, он сбивается со счета. При чтении показаний этого прибора даже опытные летчики делали около 12 % ошибок, а начинающие - до 17 %.

·       Большая доля приходилась на ошибки, связанные с неправильной интерпретацией направления движения стрелки, отдельных цифровых знаков или всей шкалы индикаторного устройства целиком. Индикаторы не только должны обеспечивать снятие показания, они также показывают скорость изменения величины - меняется быстро или медленно - и направление изменения - возрастает или убывает. Действия летчика, основанные на ложном толковании направления движения стрелки или шкалы, приводят к ухудшению положения.

·       радиосигналы, звуковые сигналы поступают на фоне помех, на фоне шумов. Это приводит к уменьшению различимости и поэтому требует повышенного внимания и усилий при толковании. Большой процент ошибок связан с неправильной интерпретацией тех показаний приборов, которые сильно зависят от условий.

·       Большая доля приходится на ошибки различения цифр, делений шкал или стрелок. Когда специалист считывает знаковую информацию, он выполняет функцию различения объектов, отделения одного от другого. Из-за недостаточной четкости знаков летчик не может быстро и без усилий считать информацию с нужного прибора. Сходство велико и соответственно велика вероятность спутать, принять одни знак за другой.

·       Ошибки идентификации возникают, когда летчик считывает показание, обращаясь не по адресу, к прибору, на котором нет нужной информации. По-видимому, считыванию показания должен предшествовать акт идентификации прибора или шкалы. Летчик должен знать, где он найдет то, что ему необходимо для решения возникшей задачи.

·       Немалой оказалась доля ошибок, возникших из-за использования неработающего прибора. Процессы в полете развиваются быстро, объемы информации велики. Если летчик привык к тому, что приборы работают надежно, он считывает показания автоматически. Этот тип ошибок свидетельствует о том, что автоматическому чтению показания должны предшествовать процессы установления надежности работы источника информации. Это специальный вид работы, который представляет собой интеллектуальное сознательное действие. Он не может быть полностью автоматизирован и переведен на уровень восприятия.

·       небольшое по относительной частоте число ошибок заключалось в неправильной интерпретации цены деления. Здесь снова подчеркивается роль интеллектуальных процессов, которые выполняются при интерполяции  значения между двумя делениями или при оценке одиночного значения.

·       Ошибки из-за несоответствия восприятия показаниям приборов. Летчик совершает такого рода ошибки при нехватке времени для умственного сопоставления, анализа и решения.

·       Ошибки, заключающиеся в том, что показания прибора не были сняты в нужный момент. Такие ошибки происходят из-за больших скоростей управляемых процессов, больших и быстро меняющихся потоков информации.

В информационной модели отображаются различные виды информации. Сигнальная (контрольная) информация сообщает оператору, в каком из небольшого числа фиксированных состояний (чаще всего – двух) находится объект или процесс: «да – нет», «включено – выключено». Качественная информация приближенно характеризует степень проявления: «больше – меньше», «вправо - влево». Количественная информация содержит сведения о мере измерения явления в виде отсчетов по шкалам, сеткам или счетчикам. Изобразительная информация наглядно представляет взаимное соотношение величин, положение объектов или протекание процессов во времени. Вербальная (словесная, текстовая) информация передает сигналы в практически неограниченном смысловом диапазоне.

Для отображения  любого из перечисленных видов информации наиболее широко используются визуальные индикаторы.

Весьма распространены сигнальные световые индикаторы (сигнальные лампы). Цветовое кодирование облегчает опознавание и классификацию сигналов.

Желтый цвет применяется  для обозначения подключения  аппаратуры к цепи питания; белый  цвет используется в тех же целях  для менее важных приборов.

Зеленый цвет указывает  на рабочее состояние оборудования, включаемого эпизодически, или возможность  продолжать работу. Для этой цели может  применяться также синий цвет.

Красный цвет применяется  для оповещения о нерабочем состоянии  аппаратуры. Для индикации аварийных  ситуаций рекомендуется применять  мигающий красный цвет.

Стрелочные  индикаторы получили самое широкое распространение. Их основным достоинством является несложность конструкции, удобство и простота эксплуатации. Индикаторы с неподвижной или подвижной шкалой и стрелкой применяются для отображения как количественной, так и качественной информации.