Предмет инженерной психологии. Система «человек-машина»

Второй  тип компоновки характеризуется  тем, что в центральном посту  устанавливаются главный пульт  и несколько расположенных отдельно от него вспомогательных пультов, на которые выведены индикаторы и органы управления различных систем и устройств. Общее число элементов контроля и управления, выведенных на пульты центрального поста этого типа, достигает  нескольких тысяч. Так как условия  обзора вспомогательных пультов  не всегда благоприятны, на главный  пульт выносится большое количество приборов.

Компоновка  второго типа, в принципе, обеспечивает контроль со стороны оператора за работой всех агрегатов и систем, но большой объем поступающей  информации затрудняет ее восприятие.

Третий  тип компоновки применяется при  высоком уровне автоматизации агрегатов. На пульт оператора, состоящий из нескольких объединенных панелей, выносятся  кнопки включения и выключения главных  и вспомогательных систем и устройств, а информация о промежуточных  этапах (пусковые операции, изменение  режима работы) вообще не представляется.

пультом управления называется конструктивно оформленный элемент рабочего места, на котором размещены средства отображения информации и органы управления. Сведение аппаратуры в пульты обеспечивает уменьшение объема конструкции, унификацию блоков и узлов, облегчает переход к автоматизированному управлению системами и агрегатами. 

 

Пульт управления металлопрокатным станом

Пульт управления электровозом

Пульт управления атомной  электростанцией

В основе компоновки панелей пульта с целью оптимальной  организации информационной модели лежат пять принципов.

1.     Принцип значимости предписывает отводить главное место на пульте наиболее важным индикаторам или органам управления, например, таким, от которых зависит безопасность управляемого объекта.

2.     Принцип оптимальной локализации требует размещать органы управления, исходя из точности или скорости ответной реакции.

3.     В соответствии с принципом частоты использования в центральной части пульта должны быть сосредоточены приборы, к которым оператору приходится обращаться наиболее часто.

4.     Функциональный принцип заключается в том, что приборы группируются в соответствии с характером их участия в трудовом процессе. Например, на пульте управления  морским судном одну группу составляют приборы, предназначенные для контроля движения судна, другую – приборы для наблюдения за обстановкой, третью - средства связи, и т.д.

5.     Принцип последовательности использования требует пространственного сближения приборов, используемых в определенном порядке, с тем, чтобы уменьшить время зрительного поиска нужного индикатора или органа управления, а при больших размерах пульта сократить время перехода от одного места к другому.

Как правило, при  проектировании не удается удовлетворить  одновременно требованиям всех принципов  компоновки пульта управления. Поэтому  применительно к конкретным условиям функционирования системы устанавливаются  наиболее важные требования и такие, которыми приходится пренебречь. 

 

8.     Тренажеры

Эффективность любой  системы «человек – машина» определяется как качеством функционирования «машинного» звена системы, так  и качеством деятельности человека-оператора.

оператор для успешного выполнения возложенных на него обязанностей должен обладать совокупностью умений и навыков, приобретаемых в процессе обучения и последующей профессиональной деятельности.

проблема ускоренного формирования необходимого уровня профессионального мастерства выдвигается на первый план при обучении управлению сложными системами. в деятельности операторов, управляющих сложными системами, именно практика играет важнейшую роль. С возрастанием сложности новых систем сокращаются сроки их морального старения и соответственно уменьшается время, отводимое на их освоение.

Для формирования у  человека-оператора профессиональных навыков и умений, необходимых  ему для управления системой «человек – машина», предназначены тренажеры. Тренажер представляет собой модель управляемой системы, с помощью  которой воспроизводится процесс  ее функционирования, взаимодействия с внешней средой и предметом  труда. Тренажеры позволяют имитировать  обстановку различного уровня сложности, контролировать действия оператора  по управлению системой, анализировать  их и прогнозировать успешность его  будущей деятельности.

Тренажеры оснащаются специальными средствами, обеспечивающими  управление процессом обучения и  анализ качества выполнения заданий  обучающимися операторами. 

 

Тренажер пилота воздушного судна

 

 Тренажерную подготовку в обязательном порядке проходят операторы многих сложных систем: экипажи воздушных судов, авиационные  диспетчеры, космонавты, водители наземных транспортных средств, операторы радиолокационных станций, систем связи, атомных и  тепловых электростанций, химических производств и нефтеперегонных  установок и т.п. Тренажеры используются не только для первоначальной подготовки операторов, но и для восстановления навыков и умений уже действующих, опытных операторов, для периодически осуществляемой проверки их квалификации и аттестации. Аттестуемый оператор допускается к работе только при  положительном результате тренажерной  подготовки.

Применение тренажеров для подготовки операторов обусловлено  прежде всего требованиями педагогического  характера. в процессе обучения и подготовки оператор должен приобрести не только необходимые знания, но и специальные психофизиологические навыки. Для выработки необходимых навыков и анализа действий обучаемого можно изменять масштаб времени, представляя события в ускоренном или замедленном темпе. на тренажере та или иная ситуация может быть многократно воспроизведена. Наконец, моделируемый процесс можно «заморозить», остановить в любой момент времени, с тем, чтобы произвести инструктаж обучаемого или зафиксировать его внимание на ошибочных действиях.

Тренажер оператора  системы управления движением судов

 

 Назначение любого тренажера заключается в обеспечении  формирования и развития профессиональных навыков путем упражняемости, которая  способствует выработке правильных мысленных представлений о состоянии  объектов управления и внешней среды, облегчает принятие решений в  сложных ситуациях. 

 

Высокая степень  упражняемости, достигаемая систематической  тренировкой, приводит к формированию динамических стереотипов, - закрепляемых тренировкой автоматизированных способов решения задач, обеспечивающих выполнение определенных видов профессиональной деятельности с заданным качеством.

Одно из основных преимуществ тренажерной техники  заключается в наличии возможности  обучения оператора выполнению ответственных  заданий, которые по той или иной причине нельзя отработать в деталях  на реальной системе. Тренировка на реальном объекте (самолете, морском судне, атомной  электростанции) чаще всего невозможна как по условиям безопасности, так  и по соображениям экономического характера  – могут потребоваться слишком  большие производственные площади, большой расход горюче-смазочных  материалов, отвлечение производственного  оборудования от выполнения им основных функций и его дополнительный износ. Тренажеры незаменимы для  отработки действий в экстремальных  условиях, когда в реальной обстановке обучать опасно. Тренажер позволит искусственно воспроизвести такую  аварийную ситуацию, которая встретится, может быть, раз в жизни или  вообще не встретится, но к действиям  в которой нужно быть постоянно  готовым.

Тренажер авиадиспетчеров

 

 Тренажеры используются для отработки взаимодействия при  групповой деятельности операторов, решающих совместную задачу и находящихся  в определенных взаимоотношениях (экипаж самолета, смена авиадиспетчеров, операторы  систем связи и т.п.).

Основным звеном любого тренажера является моделирующее устройство. С его помощью формируется  учебная информационная модель, вырабатываются другие необходимые данные и обеспечиваются заданные параметры окружающей среды  на рабочем месте обучаемого, характерные  для нормальных, а при необходимости  – и для аварийных режимов. Обучаемый, воспринимая учебную  информационную модель, анализирует  информацию и принимает решения  в соответствии с поставленными  перед ним задачами.

В состав тренажера  обязательно входит аппаратное или  программное средство контроля и  оценки качества деятельности обучаемого, а при необходимости – и  его функционального состояния. Последнее особенно важно в тех  случаях, когда тренажер создан еще  на стадии проектирования или строительства  реального объекта управления. Информация о функциональном состоянии операторов и успешности их действий в имитируемых  ситуациях позволяет уточнить решение  задач по распределению функций  между «человеческим» и «машинным» звеном системы, обосновать программы  подготовки специалистов по эксплуатации реальных объектов.

Тренажер оператора  морского нефтеналивного терминала

В зависимости от поставленной цели обучения и тренажа  рабочее место обучаемого может  достаточно полно воспроизводить реальное рабочее место оператора как  по исполнению, так и по расположению средств отображения информации и органов управления (тренажер летчика;  тренажер оператора глобальной системы  связи при бедствии). В ряде случаев  для создания полной иллюзии реальной рабочей среды воспроизводятся  и сопутствующие эффекты –шум авиационного двигателя, «болтанка» самолета или качка судна, помехи в эфире  и т.п. Тренажеры, предназначенные  для отработки подобных задач, могут  быть громоздкими и дорогостоящими инженерными сооружениями. Например, тренажер по управлению судном занимает целый комплекс помещений. В одном  из них расположен макет ходового мостика судна со всем необходимым  оборудованием. Из этого помещения  открыт обзор на экран визуализации навигационной обстановки, охватывающий половину горизонта. В смежных помещениях размещены мостик второго судна, оснащенный оборудованием для радиолокационного наблюдения и прокладки, учебный класс с установкой, на которой может быть воспроизведен весь процесс выполнения учебного задания, помещение инструктора с аппаратурой управления тренажером. 

Тренажер по управлению судном

 

 Для обеспечения  процесса обучения на интеллектуальном и психомоторном уровне тренажер должен включать в себя средства отображения  информации и органы управления, выполненные  как можно ближе к настоящим. Такие характеристики органов управления играют решающую роль в тренажере, где  их опознание по внешнему виду, местоположению и на ощупь, а также строго определенная сенсомоторная реакция являются составной частью отрабатываемого  задания.

Тренажер позволяет  выделить отдельные фуекции операторов, которые в реальных производственных условиях выступают в совокупности с другими функциями. Например, могут  быть выделены фуекции слежения, распределения  внимания, обнаружения, идентификации  сигналов и т.п.

если целью обучения является отработка отдельной функции, вычлененной из общего процесса трудовой деятельности, бывает достаточно использовать для формирования учебной информационной модели и контроля качества обучения персональные компьютеры. Вся программа тренинга может быть размещена на компакт-диске. Это значительно снижает затраты на создание и обслуживание тренажеров и обеспечивает их высокую мобильность и широкую доступность. Таким, например, является компьютерный радиолокационный тренажер, на дисплее которого воспроизводится панель индикатора кругового обзора радиолокационной станции вместе с ее органами управления и имитируется в динамике радиолокационное изображение моделируемой окружающей обстановки. 

Компьютерный радиолокационный тренажер

 

 Однако практически  неограниченные возможности современных  компьютерных систем по моделированию  производственных процессов и их визуализации нередко толкают разработчиков  электронных тренажеров на существенные нарушения принципа наглядности  обучения, который требует, чтобы  рабочее место обучаемого возможно более соответствовало реальному  рабочему месту оператора. В многочисленных «электронных тренажерах» нужно  с помощью клавиатуры или мышки  вызывать на экран дисплея изображение  органов управления имитируемого устройства и той же мышкой «нажимать», «вращать», «передвигать» «органы управления», вызывать и удалять изображения  средств отображения информации, увеличивать или уменьшать их и т.п.

В результате оказывается, что навыки, выработанные при обучении на таком тренажере, неадекватны  навыкам, необходимым для работы на реальном оборудовании. Обучаемый  осваивает и запоминает действия по управлению компьютерной моделью, которые  оказываются вовсе ненужными при работе на реальном оборудовании. Он не приобретает моторных навыков, которые играют важнейшую роль в ряде операторских профессий (летчик, другие водительские профессии).