Виды операторской деятельности
Специфика деятельности оператора в значительной мере зависит от назначения СЧМ, характера их использования, роли и степени участия человека в системе.
Различают деятельность, детерминированную с заранее определёнными алгоритмами и предписаниями, недетерминированную — с известными правилами, но неопределёнными моментами появления сигналов и их последовательностей, и игровую — с заранее неизвестными и в значительной мере неопределёнными ситуациями.
По степени непрерывности участия человека различают деятельность непрерывную, непрерывную с периодической работой оператора и дискретную деятельности.
В зависимости от преобладания того или иного психического процесса выделяют сенсорно-перцептивную, моторную и интеллектуальную деятельности. В сенсорно-перцептивной деятельности основной упор делается на получении информации и её первичной оценке в сферах восприятия. Исполнительные действия оператора при этом предельно упрощены. Такая деятельность характерна для операторов — наблюдателей. В моторной деятельности велик удельный вес исполнительских действий, все психические функции подчинены этой главной задаче. Пример деятельности — ввод информации с клавиатуры дисплея. Интеллектуальная деятельность выдвигает на передний план функции принятия решения, логической и творческой обработки информации. Такая деятельность свойственна диспетчерам и руководителям.
По моменту выполнения управляющего действия различают деятельность непосредственную и с отсроченным обслуживанием. Первая выполняется по мере получения информации, а вторая — по истечении некоторого времени, затраченного на принятие решения.
В соответствии с возникшей в процессе развития автоматизированных средств производства и управления дифференциацией операторских действий условно выделяют пять классов операторской деятельности:
• оператор-технолог;
• оператор-манипулятор;
• оператор-наблюдатель, контролёр;
• оператор-исследователь;
• оператор-руководитель.
В одной и той же СЧМ могут работать операторы, выполняющие разные виды операторской деятельности. Например, в танке, относящемся к управляемым транспортным средствам, одновременно работают и водитель (оператор-манипулятор), и стрелок (одновременно оператор-наблюдатель и оператор-манипулятор), и командир (оператор-руководитель).
? Контрольные вопросы по главе
1. Что такое деятельность?
2. Что такое операторская деятельность?
3. Что такое действие, операция?
4. В чём смысл профессиографии?
5. Назовите математические процедуры, наиболее часто используемые при описании деятельности.
6. Как изменяется специфика труда операторов в процессе изменения и развития техники?
7. Перечислите основные факторы, влияющие на эффективность труда операторов.
8.Какие субъективные факторы необходимо учитывать при анализе работы оператора?
9. В чём специфика игрового вида деятельности оператора?
10. Назовите основные черты сенсорно-перцептивной деятельности. Приведите примеры профессий с преобладанием данного вида деятельности.
11. Приведите примеры непосредственной деятельности.
12. Опишите содержание деятельности оператора-манипулятора и приведите название профессий, относящихся к данному классу операторской деятельности.
13. Что такое ошибка оператора?
14. Назовите основные причины ошибок оператора.
15. Опишите содержание работы оператора-манипулятора.
Темы для групповой дискуссии
1. Создайте профессиограмму деятельности оператора системы управления динамическим объектом.
2. Можно ли создать профессиограмму творческой деятельности писателя, актёра?
3. Можно ли создать безошибочно функционирующую эргатическую систему?
Литература
1. Мунипов В.М., Зинченко ВЛ. Эргономика: человеко-ориентированное проектирование техники, программных средств и среды: Учебник. M.: Логос, 2001.
2. Суходольский Г.В. Основы психологической теории деятельности. Л.: Изд-во ЛГУ, 1988. С. 7-57.
3. Ломов Б.Ф. Методологические и теоретические проблемы психологии. М.: Наука, 1984. С. 190-231.
4. Шадриков В.Д. Проблемы системогенеза профессиональной деятельности. М.: Наука, 1982.
5. Крылов А.А. Человек в автоматизированных системах управления. Л.: Изд-во ЛГУ, 1972.
Процедура учёта при проектировании эргатических систем требований, вытекающих из анатомо-физиологических свойств человека-оператора и особенностей его психической и социальной организации, называется инженерно-психологическим проектированием. Это одна из форм проектирования, осуществляемая методами инженерной психологии.
В фокусе методологии инженерно-психологического проектирования можно выделить три основных направления: системотехническое, социотехническое и собственно инженерно-психологическое.
В первом случае сугубо технический подход превалирует над гуманитарным. Согласно системотехнической точке зрения, машинное функционирование, индивидуальная деятельность человека и деятельность коллектива людей могут быть адекватно описаны с помощью одних и тех же методов. Сторонники этой точки зрения считают инженерно-психологическое проектирование составной частью системотехнического проектирования. Проект деятельности оператора для них, как правило, полностью исчерпывается описанием алгоритма его работы, с указанием на специфику человеческого компонента.
В социотехническом проектировании объектом проектирования становится групповая деятельность. Поэтому оно неизбежно
ориентируется на социальную проблематику. Объектная же область инженерно-психологического проектирования ограничивается индивидуальными аспектами деятельности.
Инженерно-психологическое проектирование представляет собой промежуточный вариант между системотехническим и социотехническим проектированием. Разделяется на аналитический и синтетический этапы. На первом этапе вырабатываются требования к СЧМ, а на втором — элементы системы интегрируются в целое.
Эргономическое проектирование по самой своей сути является расширенным вариантом инженерно-психологического проектирования. Наряду с психологией, физиологией, анатомией, гигиеной труда в нём большое внимание уделяется социальным, социально-психологическим, экономическим и другим факторам. Эргономическое проектирование, являясь частью целостного процесса проектирования эргатической системы, осуществляется в форме эргономического обеспечения проектирования, направленного на реализацию эргономических требований. Специфическая функция эргономического проектирования — придание проектируемой человеко-машинной системе эргономических свойств, повышающих эффективность деятельности человека и функционирования системы.
7.1. Системный подход, особенности его применения при проектировании информационных моделей и сред
Человек всегда выступает в виде единой системы, включённой во всё многообразие предметно-материальных, социальных и субъективных отношений, каждое из которых может играть решающую роль в формировании его поведения, реакций, отношений и в итоге — на эффективность деятельности. Это определяет сложность рассмотрения человека как элемента СЧМ. Методов, полно описывающих организованную сложность, которой является человек, в настоящее время нет. Используемые способы описания свойств человека обладают определёнными ограничениями, налагаемыми уровнем рассмотрения и научными традициями тех или иных отраслей знания. Так, например, физиология изучает функционирование физиологиче
ских систем организма, биология — особенности его биологической организации и т.д. Переход с одного уровня рассмотрения на другой затрудняется разницей в базовых понятиях и определениях, различными категориальным и терминологическим составами и видами применяемых теоретических и экспериментальных процедур.
Практический синтез человеко-машинных систем осуществляется большей частью на интуитивном уровне и зависит от возможностей проектировщика найти приемлемый компромисс, обеспечивающий эффективное межсистемное взаимодействие всех уровней функционирования оператора в системе. Большую роль играют эрудиция и практический опыт конструктора в области создания аналогичных систем. Важно умение разработчика выделить узловые точки проектируемой (анализируемой) системы, оказывающие определяющее влияние на оптимальный, в нестрогом смысле этого слова, характер протекания психических процессов оператора, включённого в профессиональную деятельность.
Системный подход является скорее научно-философским методологическим принципом анализа сложных систем, позволяющим систематизировать знания о человеке, чем процедурой проектирования. Он предполагает сочетание множества планов анализа человека как социо-биологического объекта. Часть из них в науке недостаточно разработана и не имеет формализованного понятийного аппарата. Отметим лишь, что необходимо рассматривать психическое во всем множестве внутренних и внешних отношений, в которых оно существует как целостная система. Сущность научного метода исследования, в создании различных моделей, отражающих те или иные стороны реальности. В зависимости от сложности моделей растёт их описательная сила, но в то же время моделям свойственны и ограничения, присущие им вследствие выделения элементов явления из целого. В настоящее время существуют только процедуры системного анализа — расщепления сложной системы на элементы, обратная же задача — системный синтез — во многом не определена. Известен лишь общеметодологический принцип, заключающийся в изучении:
• законов образования целого;
• законов строения целого;
• законов функционирования целого;
• законов развития целого;
• отношений явления (системы) с родовой системой;
• отношений явления (системы) с другими системами;
• взаимодействия явления (системы) с внешним миром и т.д.
В процессе системного синтеза на основе объединения систем в единое целое возникают новые системные качества, не присущие отдельным подсистемам, его составляющим. Законы их порождения не ясны и могут быть поняты лишь при рассмотрении системы как взаимосвязанной совокупности иерархически соподчинённых содействующих систем.
Системное рассмотрение предполагает выделение в анализируемом объекте «функций», направленных на получение определённого результата, «структуры» — единства компонентов, элементов системы, «целей» — вида достигаемого результата.
Практическая реализация идей системного подхода имеет творческий характер и позволяет по окончании процесса проектирования создать вариант требуемой системы. Очевидно, что может быть реализовано неопределённое множество реальных физических систем, вид и состав которых будут зависеть от технологического уровня техники, опыта и традиций проектировщиков, технических и экономических возможностей и ограничений.
7.2. Проектирование средств отображения информации
Для восприятия и обобщения информации оператору необходимы технические устройства, называемые средствами отображения информации. Различают в зависимости от органов восприятия визуальные, слуховые, тактильные и другие средства отображения.
Наибольшую роль и нагрузку в деятельности несут визуальные средства отображения, к которым относятся дисплеи. Различают механические дисплеи — цифровые счётчики, дисплеи с неподвижной шкалой и движущейся стрелкой и картинные дисплеи — видеодисплеи, голографические дисплеи, как цветные, так и чёрно-белого изображения.
Важную роль при их проектировании играют вид предъявляемой информации, методы и формы кодирования и пространственного расположения.
При построении кодовых знаков учитывают следующие требования:
• при построении алфавитов знаков необходима чёткая и последовательная классификация символов внутри алфавита;
• основной классификационный признак объекта кодируется контуром знака, который должен представлять собой замкнутую фигуру;
• знак должен иметь не только контур, но и дополнительные детали;
• дополнительные детали не должны пересекать или искажать основной символ;
• предпочтительно использовать симметричные символы, поскольку они легче усваиваются и более прочно сохраняются в оперативной и долговременной памяти;
• предпочтительно использовать «натуральные» взаимоотношения между параметрами сигнала и кодируемыми характеристиками объекта, определённую «картинность».
При цветовом кодировании необходимо учитывать эмоциональную значимость цвета, что часто применяют при передаче сигналов об опасности. Так, по международному стандарту сигналами опасности являются тёплые тона, безопасности — холодные. Степень опасности обозначается разным цветом. Красный — требование остановки действий, оранжевый — предупреждение о серьёзной опасности, жёлтый — «Внимание! Осторожно!», зелёный — отсутствие опасности, голубой — предупреждение, чтобы оператор не начинал действия. Кроме того, мигающий красный цвет обозначает ситуацию, требующую немедленных действий.
Цветовой код может быть полезен в случаях:
— если дисплей не разграфлён;
— высока плотность символов;
— оператор вынужден отыскивать информацию в большом массиве данных.
Цветом лучше кодировать целые слова или фон, чем символы или отдельные знаки.
Поскольку периферия сетчатки глаза не чувствительна к зелёному и красному цветам, их не следует применять на краях дисплея. Жёлтый и синий — хорошие периферийные цвета, хотя синий не
следует использовать для знаков и тонких линий. Пары дополнительных цветов, например, красный — зелёный и жёлтый — синий представляют собой хорошие комбинации для цветного дисплея.
Для мелких деталей изображения не следует применять насыщенный синий цвет. Синий цвет хорошо использовать для фона.
Улучшению восприятия зрительной информации способствуют следующие свойства и способы её организации:
• заметность — сообщение должно привлекать внимание и располагаться в зоне наблюдения оператора. На внимание влияют заметность, новизна и релевантность (полезность) знака;
• выделение — наиболее важные слова могут быть подчёркнуты, усилены путём увеличенного размера или штриховки;
• чёткость — может быть усилена при увеличении контраста знаков по отношению к фону, введении шрифта с хорошей разборчивостью;
• вразумительность — необходимо дать ясно понять, в чём состоит опасность и что может произойти, если предупреждение будет проигнорировано. Сообщения должны быть предельно краткими, в форме точной инструкции к действию;
• видимость — знаки должны быть видимыми при любых условиях рабочего освещения;
• стандартность — целесообразно применять стандартные слова и символы.
Большую роль при восприятии текстовой информации на дисплее играет рисунок шрифта букв и цифр. Отношение толщины штриха к высоте букв должно быть от 1:6 до 1:8 для чёрных букв на белом фоне и от 1:8 до 1:10 для белых букв на чёрном фоне.
Высота букв и цифр зависит от расстояния наблюдения, окружающего освещения и важности сообщения.
Например, при расстоянии 35 см рекомендуемая высота букв составляет 2,3 мм для малозначимой и 4,3 мм для важной информации.
Зрительная информация должна располагаться в зоне прямого видения, причём главная информация — в центре, а второстепенная и справочная — на периферии.
Большинство конструктивных признаков, обеспечивающих эффективную работу зрительного канала восприятия информации, изложено в справочных руководствах и эргономических стандартах, которых следует придерживаться как основы для правильного инженерно-психологического проектирования.
Слуховые средства предъявления информации используются наряду со зрительными средствами в случаях:
• если сообщение простое;
• сообщение краткое;
• к сообщению не требуется возвращаться в дальнейшем;
• сообщение отображает события, распределённые во времени;
• сообщение призывает к немедленному действию;
• зрительная система оператора перегружена;
• работа оператора требует частых перемещений в рабочем пространстве.
При выборе предупреждающих звуковых сигналов необходимо учитывать:
• высоту сигнала, которую следует выбирать из диапазона 150-1000 Гц;
• сигналы должны иметь гармонические частотные компоненты;
• сигналы должны иметь не менее четырёх выраженных частотных компонент, что снижает риск маскировки другими сигналами;
• целесообразно введение модуляции основной частоты: это привлекает внимание оператора.
Необходимо предупредить резкое нарастание сигнала, так как это воспринимается как удар, сопровождаясь звуковым шоком. В сигнале не должно быть дребезга и звона. Во многих случаях для привлечения внимания и пространственной ориентации взора оператора используется бинауральный эффект, который лучше проявляется на средних и высоких частотах звукового диапазона.
При использовании голосовых сообщений важны разборчивость и семантика речи. Различают системы с естественной и синтезируемой речью. Особенности восприятия второй зависят от типа синтезирующего устройства. Речевое сообщение предпочтительнее использовать для сообщений о нарушении нормальных условий, а сигналы — при аварийных и критических ситуациях.
Тактильные средства предъявления информации используются редко. Известны случаи их применения в качестве дополнительных каналов и при работе людей со зрительными и слуховыми нарушениями. Часто используют тактильное кодирование формой органов управления, которые можно различить на ощупь. При выборе тактильных систем возникают вопросы, связанные с количеством стимулируемых участков кожи, диапазоном вибрационных частот, количеством интенсивности и вида воздействия.
7.3. Проектирование органов управления
Органы управления представляют собой элементы интерфейса (связи) в СЧМ, с помощью которых оператор передаёт механическую энергию или информацию технической части системы для выполнения автоматических функций управления. Организация, отбор и размещение органов управления осуществляются с учётом анатомических, антропометрических, биомеханических и физиологических характеристик человека. Учитываются и алгоритмические особенности деятельности оператора с органами управления, характер задачи, вид управления, его динамические и точностные характеристики. Деятельность оператора определяет и выбор средств управления.
Различают органы управления:
• по назначению: для ввода информации, для установки режимов;
• по характеру движений: не требующие движений включения, требующие повторяющихся, дозированных движений;
• по характеру использования — оперативные, используемые периодически или эпизодически;
• по конструктивному исполнению: кнопки, тумблеры, переключатели, штурвалы, манипуляторы;
• по значению: главные, вспомогательные.
В конструкции органов управления необходимо учитывать сложившиеся у человека стереотипы движений (см. табл. 2).
Таблица 2
Действие на органы управления
Движение (состояние) управляемого объекта | Движение рычага | Поворот рукоятки маховика, штурвала | Нажатие кнопок, клавиш |
«Включено» «Пуск» «Увеличение» «Подъём» «Открытие» «Вперёд» «Вправо» «Вверх» | Вверх от себя, вправо | По часовой стрелке | Верхних, передних, правых |
Существующее многообразие органов управления отражено в справочной и нормативной документации, но отметим, что идеального органа управления не создано. Каждая проектировочная организация, продолжая опыт и традиции проектирования, использует свои органы управления. Например, в автомобиле это — руль, а в самолёте — ручка управления и штурвал.
7.4. Организация рабочего места оператора
Размещение органов управления и средств отображения информации на рабочем месте оператора в значительной мере определяет эффективность его деятельности. Отметим наиболее важные критерии, которые нужно учитывать при организации рабочего пространства:
• размеры моторного пространства;
• двигательно-физиологические предельные условия (требования к точности, скорости, силе, вращающему моменту и т.д.);
• условия взаимодействия;
• частота и значимость входной информации;
• возможности зрительной и слуховой обратной связи;
• алгоритм управления (последовательность действий);
• пространственная совместимость с технической системой или дисплеями;
• гарантия против случайных действий;
• выполнение действий сидя или стоя.
Учитывается пол оператора, так как физические и психофизиологические возможности мужчин и женщин не одинаковы.
При большом количестве приборов на панелях управления используют методы группировки, учитывая при этом частоту обращения к тем или иным приборам во время выполнения рабочего алгоритма. Часто используемые органы управления и индикации следует помещать в центральной зоне, редко — на периферии. В центральной зоне также располагают аварийные средства отображения и управления, обеспечить пространственное и функциональное соответствие между органами управления и дисплеями. Необходимо выдерживать дистанцию между определёнными типами органов управления и индикации для уменьшения явлений интерференции и перепутывания.
Динамические характеристики органов управления должны соответствовать скоростным характеристикам человека. СЧМ должна препятствовать возникновению случайных режимов работы с органами управления и индикации, ведущих к аварийным режимам. Реализуется так называемая защита от дурака.
Цветовое и эргономическое решения рабочего места не должны приводить к утомлению оператора, состояниям монотонии, гипнотическим фазам.
7.5. Проектирование пользовательских интерфейсов
Основным объектом инженерно-психологического проектирования в системах «человек — машина» в последнее время
являются системы связи человека с машиной — системы интерфейса. Среди большого разнообразия систем интерфейса, связанных с управлением техническими системами, особенно выделяются системы пользовательских интерфейсов (User Interface). Они объединяют компоненты и элементы программ, способные влиять на взаимодействие пользователя с компьютерной системой. Это средства отображения информации, форматы и коды представления информации, технологии ввода-вывода данных, их вид и форма, порядок получения справочной и иной информации, необходимых для работы в системе. К ним относятся и диалоги, транзакции оператора с системой, обратная связь пользователя с системой, виды реакций на неё.
Наиболее известные системы интерфейса этого класса связаны с компьютерными графическими интерфейсами пользователя (GUI) или так называемыми WIMP (Windows-Icons-Menus-Point devise) интерфейсами. В них используются привычные для пользователей операционных систем Windows и Macintosh окна, меню, пиктограммы, виджеты и способы организации взаимодействий посредством манипуляторов «мышь» и клавиатурой. Эти системы широко распространены во всех сферах применений компьютерных технологий, в том числе и при управлении сложными человеко-машинными системами.
Следующий вид интерфейса — интерфейс прямой манипуляции, в котором реализуется постоянное представление пользователю объектов и результатов действий с ними. Управление объектами осуществляется с помощью непосредственных физических действий, а не вводом команд.
В перспективе ожидается переход к системам естественного (человекоцентрированного) интерфейса, в которых используются механизмы человеческого общения и работы психофизиологических систем. Прототипы таких систем — системы общения «человек — машина» на естественном языке, системы, использующие психофизиологические параметры для управления системой, бионические симбиозы (встраивание технических элементов в работу организма), системы виртуальных интерфейсов. В таких системах используются системы 3D графики, нанотехнологии и микросистемная техника.
Процесс эргономического проектирования пользовательских интерфейсов включает в себя процессы разработки и тестирования программного продукта и содержит этапы:
• анализа деятельности пользователя;
• построения модели рабочего места пользователя, формулирования требований к деятельности пользователя, выбор критериев оценки интерфейса;
• разработки сценария работы пользователя с программой, его предварительную оценку и коррекцию;
• разработку прототипа пользовательского интерфейса, его отработку, получение рабочего варианта;
• создания тестовой версии программы, реализующей пользовательский интерфейс;
• разработки средств поддержки пользователя (помощь, словари, подсказки и т.д.);
• юзабилити тестирования тестовой версии;
• отработки финал-релиза, подготовки документации и процедуры обучения пользователя.
Существует четыре основных показателя качества любого интерфейса:
• соответствие интерфейса возложенным на него задачам;
• скорость работы пользователя;
• количество ошибок пользователя, работающего с данным интерфейсом;
• степень удовлетворённости пользователя.
Эти показатели оцениваются в процессе юзабилити тестирования на всех этапах проектирования пользовательского интерфейса.
7.6. Системы виртуальной реальности
В последние годы благодаря прогрессу технологий мультимедиа широко развивается направление, обозначаемое общим термином «системы виртуальной реальности». Суть подхода заключается в создании искусственных стимулов, воздействующих на все органы чувств оператора. При этом в психике человека формируется образ некоторой искусственной реальности, в которой могут осуществляться действия, направленные на решение определённой профессиональной задачи. При восприятии виртуальной реальности оператор всегда отдаёт себе отчёт в том, что данная реальность — результат специфического воздействия на его сенсорные системы.
Система виртуальной реальности позволяет исключить человека из ситуации непосредственной экстремальной деятельности, так как пульт управления может быть расположен в защищенном месте и связь с реальным объектом может осуществляться дистанционным способом. Плоскость проектирования этих систем смещается в область компьютерного моделирования воздействий реальной среды, преобразования последней в образы, привычные для оператора. Для формирования визуальных образов используются шлемы виртуальной реальности, образов осязания — сенсорные перчатки, слуховых образов — системы стерео- и многоканального воспроизведения.
Основная проблема, возникающая при моделировании виртуальной среды, — проблема согласования потоков информации, получаемой из внешнего мира, и потоков обратной информации, дающих информацию о действиях оператора.
Идеальная система виртуальной реальности даёт полную иллюзию деятельности человека в реальной ситуации. Кроме того, появляется возможность создать образ сверхвозможностей, ведущий к повышению активности оператора. Так, например, оператор-наблюдатель в виртуальной среде может «перемещаться — удаляться» к объекту управления, осуществлять пространственный поиск объектов в визуальном пространстве (в том числе и созданном по информации из различных каналов получения данных (тепловизионного, радиолокационного и т.д.)), формировать виртуальную стратегию деятельности, ведущую к выполнению задачи. В этой системе возможности человека используются в полной мере, что недостижимо в традиционных системах управления.
Отметим, что виртуальный канал управления может давать команды управления на многие объекты и его создание экономически целесообразно, несмотря на огромный объём вычислительных ресурсов, требуемых от системы моделирования виртуального пространства. Виртуальный канал также позволяет вводить в виртуальное пространство оператора неограниченное количество моделей реальной деятельности, что позволяет на новом уровне решать задачи обучения и тренировки.
Совокупность технологических, психологических и поведенческих феноменов, связанных с интегрированной синхронной деятельностью перцептивных систем человека при его погружении в среду, отражена в понятии иммерсивность (англ. immersion — погружение). Она рассматривается в качестве одной из основных характеристик виртуальной реальности и содержательно интерпретируется как мера неразличимости участниками виртуального погружения реального и виртуального миров. Максимально иммерсивная среда в восприятиях обучаемых абсолютно неотличима от реальности. Аналогично все системы, обеспечивающие контакт человека с данным миром, работают интегрирование и полностью сочетаются с перцептивным и личностным опытом субъекта. Это своего рода «матрица», в которой актуа-лизуется полное погружение в виртуальный мир.
Иммерсивность отражает степень представляемых технологией свойств имитируемой среды и связана со степенью погружения субъекта в искусственную окружающую среду. Это «степень», с которой имитирующая система поставляет искусственную среду окружения, замещающую свойства реального мира. Чем более содержателен представляемый сенсорным системам человека поток стимуляции, тем большее число сенсорных систем может вовлекаться во взаимодействие со средой.
Поведение человека в условиях абсолютной иммерсивности ничем не отличается от его поведения в условиях привычной действительности. Однако это справедливо лишь в случае полного подобия виртуальной среды среде физического опыта по отношению к перцептивным системам человека. Если рассматриваемые среды по их воздействию на человека неразличимо подобны, значит, виртуальная среда обладает свойствами реальности. В противном случае человек легко определяет различия в источниках действительности.
Иммерсивность отражает также возможность воспроизводить в среде естественные способы сенсорного представления, сформированные в процессе жизни человека в естественной среде. Иммерсивность — технологическое понятие и связано с возможностями моделировать в искусственной среде свойства реальной среды. Создаётся «фантом» реальности, который замещает её своим воздействием на человека. Высокоиммерсивная среда заменяет не только статические характеристики моделируемого мира, но и динамические аспекты, запечатлённые в жизненном опыте субъекта, который воспринимает новую реальность в форме присутствия в ней.
«Присутствие» («Presence») — чисто субъективное понятие и в общем смысле определяется как субъективный опыт человека: находиться в одном месте или окружающей среде, в то же время физически находясь в другом месте. Присутствие связано с преодолением машинно-генерируемой среды, а не с фактическим физическим местом действия. Это психологическое состояние воспринимать себя окутанным, вовлечённым, включённым во взаимодействие с окружающей средой, обеспечивающей непрерывный поток стимулов и опыта. Присутствие связано также с возможностью получения субъектом диалогового опыта деятельности в среде. Опыт присутствия ведёт к появлению у оператора «чувственной иллюзии непосредственности» происходящего. Отметим, что присутствие свойственно не только виртуальной компьютерной среде, но возникает в любых средах, в которых действует человек.
7.7. Виртуальные интерфейсы
Основное содержание деятельности оператора в системе «человек — машина» составляет реализация алгоритма управления посредством логических или сенсомоторных манипуляций с рабочими органами, влияющими на поведение объекта управления. Оптимизация алгоритмов управления — одна из основных задач классического инженерно-психологического проектирования. Интерфейс большей части техники XX века реализован на принципах концепции включения (А.А. Крылов), которая рассматривает человека — оператора в качестве звена технической системы, исполняющего функцию регулирования отдельных динамических параметров системы индуцируемых средствами отображения информации.
Необходимо сразу признать ряд серьёзных ограничений, генетически присущих технологиям включения. Прежде всего, это ограничения, связанные с нерешённостью проблемы формирования оптимальной информационной модели. Рост сложности технических систем ведёт к соответствующему усложнению приборной доски и органов управления, которые ставят оператора и его перцептивные системы на границу психофизиологических возможностей. Например, лётчик современного самолёта имеет в своём распоряжении более сотни непрерывно контролируемых параметров полёта, отображаемых на системах индикации и отображения информации. Все эти параметры связаны между собой в сложных, а порою и нелинейных отношениях и имеют свою динамическую историю, которую должен учитывать пилот в процессе управления. Понятно, что работать с подобными системами без серьёзного профессионального обучения практически невозможно.
Не лучше обстояли дела в области создания человеко-машинных интерфейсов и в отраслях промышленности, таких, как атомная энергетика, транспорт, судостроение, оборона. Предлагаемые здесь решения, так же как в авиации и космонавтике, имели, прежде всего, технический характер и отражали прогресс в создании новых устройств индикации, управления и методов и средств обучения. Решения имели локальный и паллиативный характер, что вело к примату технических методов проектирования над методами инженерно-психологическими. Оператор рассматривался как технический элемент системы, а процесс проектирования — как согласование физических характеристик среды управления с психофизиологическими возможностями человека. В результате на человека — оператора воздействовала качественно новая — искусственная среда. В ней перманентно нарушались процессы нормальной вне-и внутрисубъектной интеграции, возникали феномены интерференции опыта. Это стало причиной сбоев, ошибок и невысокой эффективности деятельности человека в таких технических системах.
Выходом из сложившегося положения служит внедрение новых систем интерфейса, которые можно назвать погружающими или иммерсивными интерфейсами. В них оператор погружается в формируемую технологиями виртуальной реальности машинногенерируемую трёхмерную среду, отображающую некоторый искусственный мир, деятельность в котором ведёт к решению про
фессиональных задач в действительном мире. В конструкции и свойствах искусственного мира максимально используется жизненный опыт субъекта.
Отметим важную особенность, связанную с присутствием в среде виртуальной реальности, — возможность извлекать полезный для практической деятельности опыт. Человек в своём контакте с виртуальным миром имеет инструменты для селекции важных аспектов моделируемой среды.
Возможности деятельности обучаемого в среде обеспечиваются интерактивностью среды — степенью, до которой пользователи могут участвовать в изменении и формировании её содержания в режиме реального времени. Интерактивность — это не просто возможность навигации в виртуальном мире, это власть пользователя по управлению изменениями этой окружающей средь». При этом виртуальный мир должен отвечать на действия пользователя. Интерактивность требует динамического моделирования и определяется технологической структурой профессиональной среды, свойствами её интерфейса. Интерактивность отражает податливость формы среды и её содержания. Степень интерактивности зависит от множества факторов. Основные факторы, определяющие степень интерактивности:
• фактор «скорость» — определяет скорость, с которой реагирует система в нормальных условиях. Он показывает, как быстро может ассимилироваться в среду входное воздействие;
• фактор «диапазон» — включает число возможностей для действия в любое данное время;
• фактор «mapping» — отражает способность системы контролировать изменения в искусственной среде в естественной и предсказуемой манере.
Примерами интерфейса, с помощью которого реализуется интерактивность в компьютерных обучающих средах, являются клавиатура, мышь, перчатки, планшеты, системы распознавания речи, направления взгляда и связанные с ними виртуальные представления, порождаемые программными средствами.
Развитие технологий виртуальной реальности позволяет создать виртуальные среды с высокой степенью интерактив
ности. Именно интерактивность, отражая эффективность взаимодействия субъекта с миром, является ключевым понятием, характеризующим эффективность и возможности человеко-машинного интерфейса. Чем выше интерактивность системы, тем больше параметров моделируемого мира могут быть изменены субъектом в процессе своей деятельности.
В виртуальной реальности есть возможности воздействовать практически на все элементы моделируемого мира и осуществлять это естественным образом. При этом мир отвечает на воздействия своим изменением, доступным сенсорным системам оператора. Основное достоинство создаваемого в виртуальной среде иммерсивного интерфейса — сведение интеракций к формам, понятным сенсорным и исполнительным системам человека, к его непосредственным действиям с элементами моделируемой среды без промежуточных операций, включающих логические и языковые конструкты.
Иммерсивный интерфейс погружает человека в искусственный мир, который, в свою очередь, может быть связан с реальным физическим миром, отображая в своём предметном, пространственном и временном содержании его основные свойства. Манипуляция в иммерсивном интерфейсе естественна для человека в отличие от таковой, реализуемой в классических формах интерфейса. В последних, например, при решении задачи наведения управляемого объекта на цель в пространстве, оператор вынужден с помощью органов управления решать задачу компенсаторного слежения. Это довольно сложная сенсомоторная задача. В иммерсивном интерфейсе достаточно «взять» в виртуальном пространстве виртуальную модель объекта и «перенести» её в контур цели, тем самым совершив наведение на неё.
Трансформация реального мира в мир виртуальной реальности и свойств реального мира в свойства виртуального мира осуществляется без участия человека, что позволяет освободить последнего от сложных операций пространственно-временных преобразований. Искусственный мир может быть подстроен с помощью транслятора состояний под динамические свойства оператора, освобождая его от необходимости работать при дефиците времени. Снимаются и другие формы психологических и психофизиологических ограничений.
Особый вид иммерсивного интерфейса — системы с индуцированной виртуальной средой, в которых виртуальная реальность с погружённым в неё оператором копирует в реальном времени некоторую параллельно существующую реальную среду. Индуцированная виртуальная среда является носителем обратной связи, и события в ней моделируются не по абстрактному сценарию, а связаны с событиями и предметным миром реальной среды. В общую схему работы системы управления добавляется фаза реконструкции виртуальной среды. Реконструкция осуществляется на основе информации двух видов: априорной — о моделях объектов и окружающей среды, и апостериорной, поступающей из физической системы. Полностью воссоздаётся состояние объектов управляемой системы. Из индуцированной виртуальной среды оператор может извлечь всю необходимую для принятия решения информацию. Технология индуцированных виртуальных сред перспективна для использования в системах дистанционного управления, так как позволяет резко снизить требования к пропускной способности каналов связи между управляемым объектом и пунктом управления. Известны практические применения технологии индуцированных виртуальных сред при подготовке космонавтов для работы на орбитальной станции.
7.8. Юзабилити
Работа в интерактивных средах послужила базисом для возникновения нового дисциплинарного направления инженерной психологии и эргономики — юзабилити (usability). В общем плане юзабилити — это научно-прикладная дисциплина, служащая повышению эффективности, продуктивности и удобства пользования инструментами деятельности. Она изучает и реализует процессы создания совокупности свойств инструмента, влияющих на эффективность его использования в конкретной предметной деятельности. Выражается в применимости данного инструмента, лёгкости, естественности его использования, безошибочности, сопровождаемых удовлетворением пользователя, возникновением у него позитивных эмоций. Можно сказать, что юзабилити занимается потребительскими качествами продукта.
В отличие от эргономики, которая направлена на повышение эффективности человеко-машинной системы в целом, юзаби
лити интересует только эффективность системы в отношении потребителя, пользователя. Ей важно, чтобы система была удобной для человека.
Особенно широкое применение юзабилити получила в сфере создания и эксплуатации компьютерных интерфейсов. Именно здесь отмечены основные успехи этого направления. В зависимости от инструмента и сферы деятельности выделяют software usability — разработка программных продуктов и web-usability — разработка и совершенствование веб-сайтов.
Основные разделы юзабилити — юзабилити проектирование и юзабилити тестирование (usability evaluation, usability testing). Первое осуществляется стандартными методами инженерной психологии, а второе основано на экспериментах для выявления информации о потребительских свойствах пользовательского интерфейса.
При создании пользовательского интерфейса, содержащего множественные интеракции, используется метод прототипирования (prototyping). Разрабатывается система с неполной презентацией создаваемой системы, отражающая существенные фрагменты интерфейса, необходимые для пользовательского тестирования. Дизайн прототипа создаётся, оценивается и улучшается до тех пор, пока не достигается необходимая эффективность системы. Прототипы — это действующие модели интерфейса. Они могут быть реализованы в разных формах, начиная от упрощённого, бумажного его представления вплоть до действующих моделей, содержащих все функции разрабатываемой системы. На ранних этапах проектирования применяются методы: карточной сортировки, подготовки набросков, раскадровки, бумажных и электронных прототипов.
Метод карточной сортировки (Card Sorting) — техника для исследования выборки потенциальных пользователей для выделения вариантов группировок элементов рабочего поля, создаваемого продукта. При этом стремятся к достижению максимальной вероятности эффективного поиска рабочих элементов, входящих в группу.
Карточная сортировка может проводиться в разнообразных обстоятельствах, с использованием различных средств — «один
на один», в течение симпозиумов, почтой или с помощью электроники. Для классического варианта метода карточной сортировки используются индивидуальные карты с напечатанными на них названиями пунктов, которые нужно сгруппировать. Карты должны быть достаточно большими, чтобы на них разместились названия крупным шрифтом, который участник может легко читать, располагаясь за столом. Даётся задача группировать элементы в удобные, по мнению испытуемого, группы с просьбой обосновать предлагаемые варианты. Далее результаты обрабатываются, находят наиболее предпочитаемые варианты группировок элементов. Особое внимание обращают на карточки, которые плохо сортируются и не входят в выделенные группы.
Достоинства метода карточной сортировки:
• он лёгок и дёшев в проведении;
• позволяет понять, как «реальные люди» формируют вероятные группы;
• выделяет группируемые пункты, которые, вероятно, будут трудными для отнесения пользователями в определённые категории;
• позволяет находить терминологию для обозначения элементов рабочего поля, которая, с большой вероятностью, может быть неправильно истолкована пользователем.
В юзабилити используются VIMM-принципы проектирования интерфейса:
Visual — оптимизация визуального восприятия:
• предоставление оператору предварительного просмотра и простой отмены действия;
• объединение информации и меток в понятные и удобные оператору группы;
• исключение неуместных цветов. Intellect — упрощение принятия решений:
• применение контролеров;
• эффективная обратная связь от системы.
Memory — минимизация нагрузки на память:
• выделение возможностей;
• проектирование для узнавания, а не для запоминания;
• представление выбора по умолчанию.
Motor — минимизация взаимодействия:
• использование небольших расстояний и крупных объектов;
• оптимизация устройств ввода;
• уменьшение количества окон и шагов.
По окончании процедур проектирования пользовательского интерфейса наступает этап юзабилити тестирования, под которым понимают экспериментальные методы, построенные на наблюдениях и проведении специализированных интервью, направленных на выяснение того, как пользователи используют продукт.
Наиболее часто при тестировании используют: методы эвристической оценки (Heuristic Evaluation), удалённого тестирования (Remote Testing), фокус групп, прямое наблюдение за пользователем, метод «мысли вслух» (think aloud protocol), проверку качества восприятия, измерение производительности, использование контрольных списков (checklist).
Для процедур тестирования стандартным образом приглашается небольшая группа потенциальных пользователей системы, каждый из которых выполняет серию заранее разработанных заданий. Экспериментатор отмечает, с какими сложностями сталкиваются пользователи, и делает выводы о качестве тестируемого интерфейса.
Метод эвристической оценки использует экспертную оценку, которая осуществляется по определённым критериям с последующим анализом полученных результатов. В качестве критериев могут выступать:
• наглядность представления состояний анализируемой системы;
• связь системы с реальным миром, управляемость и свобода действий пользователя в системе;
• реализация в системе стандартов и возможность использовать типовые действия;
• наличие возможностей по предотвращению ошибок пользователя;
• гибкость и эффективность использования интерфейса;
• эстетика и минимализм дизайна;
• наличие в системе диагностических функций и возможностей её восстанавливать после сбоев и ошибок;
• наличие и качество эксплуатационной документации и информационно-справочной поддержки пользователя.
Удалённое тестирование включает использование регистрационной аппаратуры, передающей диагностическую информацию экспериментатору, находящемуся в другом месте или в другое время. Вариантом этого метода служит тестирование через сети Интернет.
Прямое наблюдение за пользователем осуществляется теневым методом (Shadowing Method) при использовании полупрозрачного зеркала (зеркала Гезелла), разделяющего помещения скрытых наблюдателей и зону, в которой работает участник эксперимента. Поведение испытуемого фиксируется с помощью фото- и видеотехники.
Техника «мысли вслух» заключается в вербализации мыслей, ощущений и мнений пользователей в процессе их взаимодействия с тестируемой системой при выполнении тестовых задач. Эта методика полезна для понимания ошибок, допущенных пользователем, и получения представления о том, что привело к этим ошибкам. В результате можно понять, как улучшить исследуемый интерфейс для избегания подобных проблем.
Контрольный список представляет собой документ, содержащий список требований к системе или её части. На его основе проводится анализ пользовательских качеств системы. Каждому свойству присваивается весовой коэффициент. При оценке используют сумму коэффициентов, которая в результате должна быть больше некоторой заранее заданной величины.
Практика показывает высокую экономическую эффективность юзабилити, применение которого на ранних этапах проектирования позволяет значительно экономить время и трудовые ресурсы разработчиков. При этом увеличивается производительность труда пользователя, уменьшаются время и затраты на проектирование и обслуживание. Отмечен рост
удовлетворённости пользователей. В результате растут объёмы продаж продукта и доходы компаний, использующих методы юзабилити.
? Контрольные вопросы по главе
1. Что такое инженерно-психологическое проектирование?
2. В чём особенности синтетического подхода в инженерно-психологическом проектировании?
3. В чём сущность системного подхода?
4. Назовите основные требования к информационной модели.
5. Каким требованиям должны отвечать кодовые знаки, применяемые в средствах отображения информации?
6. В чём специфика применения цветового кодирования?
7. Назовите способы организации зрительной информации, способствующие её улучшенному восприятию.
8. В каких случаях применяют слуховые средства предъявления информации?
9. Каким требованиям должны отвечать предупреждающие звуковые сигналы?
10. В чём специфика применения тактильных средств предъявления информации?
11. Приведите классификацию органов управления.
12. Назовите примеры учёта при проектировании органов управления, сложившихся у человека стереотипных движений.
13. По каким наиболее важным критериям проектируется рабочее место оператора?
14. Назовите основные особенности деятельности оператора в системах виртуальной реальности в условиях боя.
15. Что такое надёжность оператора?
16. Чем обусловлена надёжность человека — оператора и какие факторы её снижают?
17. Перечислите основные показатели надёжности оператора и дайте их краткие характеристики.
18. Что такое психофизиологическая цена деятельности?
19. Какие факторы обеспечивают работоспособность оператора?
20. Назовите фазы работоспособности.
21. Что такое интерфейс?
22. Что такое виртуальная реальность?
23. Что такое система виртуальной реальности?
24. Что такое индуцированная виртуальная среда?
25. Опишите метод прототипирования.
26. Перечислите критерии, используемые в методе эвристической оценки.
27. С какой' целью в юзабилити используется зеркало Гезелла?
28. Опишите метод карточной сортировки, его достоинства и ограничения.
Темы для групповой дискуссии
1. Как обеспечить надёжность деятельности оператора в СЧМ при работе в экстремальных условиях?
2. В каких случаях человек увеличивает надёжность системы?
3. Разработайте структуру системы управления комплексом дистанционного управления летательным аппаратом, содержащим в своём составе систему виртуальной реальности, обеспечивающую полную интерактивность.,
4. Проанализируйте инженерно-психологические проблемы систем дистанционного управления, использующих принципы виртуального моделирования среды.
5. Составьте для сотового телефона контрольный лист и проведите на его основе анализ конкретного аппарата.
6. Проведите юзабилити тестирование любого стоящего в аудитории стула методом «мысли вслух».
Литература
1. Баксанский О.Е. Виртуальная реальность и виртуализация реальности // Концепция виртуальных миров и научное познание. СПб.: РХГИ, 2000.
2. Кузьмин ВЛ. Системность как ступень научного познания // Системные исследования. M.: Наука, 1973.
3. Ломов Б.Ф. О системном подходе в психологии // Вопросы психологии. 1975. № 2.
4. Хрестоматия по инженерной психологии / Под ред. Б.А. Душкова. M.: Высшая школа, 1991. С. 158-197.
5. Человеческий фактор. В 6 т. Т.5. Эргономические основы проектирования рабочих мест: Пер. с англ. / К. Кремер, Д. Чэффин, M. Айюб и др. М.: Мир, 1992.
6. Никифоров Г.С. Самоконтроль человека. Л.: Изд-во ЛГУ, 1989.
7. Раскин Джеф. Интерфейс: новые направления в проектировании компьютерных систем. Серия: Методология проектирования. М.: Символ — плюс, 2004.
8. Human-Computer Interaction: Concepts and Design (Hardcover) by J. Preece, Y. Rogers, H. Sharp, D. Benyon, S. Holland, T. Carey. Publisher: Addison Wesley, 1994.
9. Магазанник В.Д., Львов В.М. Человеко-компьютерное взаимодействие: Учеб. пособие для вузов. Тверь: ООО Издательство Триада, 2005.
10. ISO 9241-11: Guidance on Usability.
Основная цель системы эргономического обеспечения разработок и эксплуатации эрготехнических сред — обеспечить внедрение и использование достижений научно-технического прогресса, производственных и социально-экономических достижений страны и человечества для совершенствования эргономических свойств человеко-машинных систем, в интересах повышения их эффективности, снижения сроков освоения и обеспечения безопасного труда управляющих этими системами людей.
Эргономическое обеспечение в научном плане — создание комплекса научно-методических положений, принципов и организационно-технологических мероприятий, направленных на достижение требуемых эргономических свойств проектируемой человеко-машинной системы. Основано на исследованиях и поиске путей реализации эргономических требований к свойствам эргатической системы и её элементам, которые выражены в количественной и качественной форме, связаны со свойствами человека и ведут, в случае их реализации, к улучшению качества системы.
Эргономическое обеспечение в методическом плане — совокупность взаимосвязанных требований и методов их внедрения, направленных на согласование физических, антропометрических, биомеханических, физиологических, психофизиологических,
психологических характеристик и возможностей человека — оператора с техническими характеристиками системы, обеспечение параметров рабочей среды на рабочем месте.
Эргономическое обеспечение в технико-технологическом плане — совокупность методов и средств, используемых на разных этапах разработки и эксплуатации СЧМ, для создания оптимальных условий качественного обучения, эффективной, безопасной и безошибочной деятельности человека в СЧМ, для обеспечения эффективности СЧМ в целом.
8.1. Особенности системы эргономического обеспечения разработки и эксплуатации систем «человек — машина»
Система эргономического обеспечения разработки и эксплуатации систем «человек — техника» (СЭОРЭ) представляет собой совокупность взаимосвязанных организационных мероприятий, научно-исследовательских и проектных работ, устанавливающих эргономические требования и формирующих эргономические свойства человеко-машинных систем в процессе их разработки и эксплуатации. Эта система имеет черты самоорганизующейся социальной организации, решающей целевую задачу путём формирования профессионального дискурса, отражающего научно-практические достижения в области учёта человеческого фактора. Это динамическая система, генерирующая новую информацию, важную для проектирования СЧМ посредством профессиональных коммуникаций специалистов широкого класса дисциплин, связанных с учётом свойств человека в технической системе.
8.2. Этапы и последовательность эргономического обеспечения
Эргономическое обеспечение проектирования эргатической системы в общем случае включает этапы:
• обоснования и разработки эргономических требований;
• обеспечения проектирования системы «человек — машина»;
• эргономического проектирования системы формирования и поддержания работоспособности операторов (ФИПРО);
• эргономического обеспечения эксплуатации.
Кроме того, на каждом этапе проявляются общие для всех процедуры эргономического обеспечения:
• обоснования и разработки эргономических требований;
• обеспечения проектирования системы;
• эргономической экспертизы.
Они проявляются на всех стадиях разработки эргатической системы с различными акцентами в зависимости от задач проектирования. К завершающим стадиям проектирования возрастает роль контрольно-корректировочных операций, значение экспертизы.
На начальной фазе разработки важно определить показатели, отражающие эргономические свойства разрабатываемого изделия. Желательно, чтобы они могли быть количественно измерены, что обеспечивает возможность их сравнить до и после внедрения соответствующих изменений, повышающих эргономичность изделия. К таким показателям относятся:
• эргономичность — интегральный показатель степени выполнения эргономических требований;
• показатели качества деятельности оператора (время решения задачи, производительность, число ошибок, состояние здоровья и т.д.);
• надёжность деятельности оператора (своевременное и безошибочное выполнение функций);
• эффективность СЧМ;
• напряжённость и экстремальность деятельности и т.д.
Важно, чтобы выбранные показатели были связаны с повышением качества деятельности, что не всегда очевидно. Обоснование требований осуществляется методами научного эксперимента в поиске связей между выбранными показателями и качеством деятельности. Большую роль играют опыт и интуиция проектировщика, использование нормативно-справочных материалов. Можно говорить и о существовании определённой проектировочной культуры, возникающей в организации.
Данные, полученные на первом этапе проектирования, служат для формирования технического задания на разрабатываемую
систему, его разделов, связанных с общими и частными эргономическими требованиями к изделию.
На втором этапе проводится проектирование СЧМ и её первичная эргономическая экспертиза. Ведётся работа по трансформации общих эргономических требований в требования к элементам проектируемой системы. С этой целью проводятся исследования, создаются стенды, макетные образцы оборудования для получения данных, необходимых для эскизного проекта разрабатываемой системы. Создаётся научно-методическое и аппаратное обеспечение процедур эргономической экспертизы.
Третий этап начинается со стадии технического проектирования и завершается этапами предварительных, межведомственных или государственных испытаний. Проводится эргономическое обеспечение разработки всех физических, функциональных и экологических объектов, входящих в СЧМ, системы ФИПРО, завершается подготовка к эргономической экспертизе объекта в целом. Готовятся итоговые документы по результатам испытаний СЧМ и системы ФИПРО.
На завершающем этапе, связанном с реальным функционированием создаваемой СЧМ, внедряются ранее разработанные эргономические рекомендации по обеспечению работоспособности операторов. Результаты эксплуатации СЧМ служат для формирования эргономических требований к вновь создаваемым аналогичным системам.
Дата добавления: 2014-12-02; просмотров: 4273;