Лекція 10. Вимоги ергономіки до сучасних умов праці

1. Психофізіологічні характеристики праці

2. Органи управління та засоби індикації

3. Інженерно-психологічні підходи до автоматизації

4. Фактори складності техніки і рівнозначний підхід до автоматизації

5. Принципи розподілу функцій між людиною й автоматикою

1. Психофізіологічні характеристики праці

У процесі трудової діяльності, виконуючи корисну роботу, продуктивно використовуються можливості мозку, мускулів, органів відчуття, нервової системи людини. Таким чином, усяка праця має біологічну основу (фізіологічну і психологічну). У її основі лежать психологічні і фізіологічні процеси, тому для рішення задач підвищення її ефективності значну роль відіграє розвиток дисциплін «фізіологія праці» і «психологія праці». Ці науки не тільки досліджують особливості фізіологічних і психологічних процесів і їхніх закономірностей у суспільно корисній діяльності людини, але й дозволяють в умовах конкретних підприємств розробити і реалізувати практичні заходи, що підвищують працездатність людини, що знижують стомлюваність і у кінцевому рахунку, ведуть до поліпшення економічних показників.

Основоположниками наукових розробок у цьому напрямку є І.М.Сєченов, І. П. Павлов, Н. Є. Введенський, А. А. Ухтомський, П. К. Анохін.

Психологія праці вивчає закономірності психологічної діяльності людей у праці з врахуванням суспільно-історичних і конкретно-виробничих умов, а також індивідуальних особливостей особистості працівника.

Величезне значення має визначення професійно важливих ознак, що удосконалюються в процесі навчання даній діяльності. Для цього потрібний ретельний психологічний аналіз трудової діяльності, в арсеналі якого можуть бути різні методи.

Професійно важливі ознаки криються в особливостях сенсорної, розумової, рухової діяльності. Аналізуються увага, пам’ять, емоційно-вольова сфера й особливості особистості працівника.

Науково-технічний прогрес, автоматизація пред’являють підвищені вимоги до мислення в трудовій діяльності. В даний час дуже складно провести чітку границю між розумовою і фізичною працею. Як би грамотно не була складена професіограма, врахувати вимоги до реакції працівника на ту чи іншу ситуацію, до швидкості розумових процесів важко. Не можна врахувати в професіограмі також вимог до настрою працівника, у той час як є роботи, пов’язані з тим, що найменша помилка може призвести до катастрофи, виходить, працівник з поганим настроєм не може бути допущений до її виконання.

Усе це говорить про необхідність глибокого психологічного аналізу трудової діяльності.

Особлива роль у процесі праці належить професійно важливим емоціям, що поділяються на дві підгрупи. Перша з них – це емоції, що виникають у процесі взаємин людей у колективі. Під їхнім впливом формується соціально-психологічний клімат, стан згуртованості, взаєморозуміння, злагодженості в роботі. Для формування позитивних емоцій від взаємин у колективі необхідно значну увагу приділяти правильному підбору кадрів, у тому числі і керівників колективу. Оскільки суб’єктами відносин є особистості, та їхні психофізіологічні особливості, а також соціальні якості (виховання, походження, колишня діяльність, спілкування) складають основу підбору кадрів. Серед психологічних характеристик важлива роль належить уродженим особливостям, насамперед типу нервової системи. Інструментів такого підбору у світовій практиці використовується досить великий арсенал, у тому числі: тести, співбесіди, дослідження психофізіологічних характеристик за допомогою приладів, аналіз «сценарію трудового життя» і т.д.

Друга підгрупа – це емоції, що виникають у процесі самої роботи. Насамперед, це відноситься до професій, у яких можуть виникати аварійні ситуації (льотчики, деякі види операторської праці). Емоційно неврівноважені люди в цих професіях працювати не повинні, тому що тут головна професійна ознака – це стійкість емоційно-вольової сфери. Хоча інтерес до професії, почуття відповідальності деякою мірою можуть згладжувати емоційну нестійкість, але це буде вимагати великої напруги і призведе до раннього стомлення, а отже, появі загрози аварійної ситуації.

Деякі професії висувають інші вимоги до професій: товариськість, замкнутість, організованість і т.д. Для виявлення особистісних особливостей використовують порівняльний аналіз працівників, що виконують ту саму роботу.

На трудову діяльність впливають різноманітні фактори соціально-психологічного і фізичного середовища, характер, організація й оцінка роботи, а також мотиви, інтереси, потреби, знання, уміння і стани людини. Тут переплітаються біологічні, психологічні, соціальні й економічні фактори трудової діяльності, що впливають на працездатність людини і на продуктивність її праці, причому вплив цих факторів має двоїстий характер: вони можуть чи підвищувати, чи знижувати працездатність.

Працездатність – це здатність людини підтримувати необхідний рівень роботи протягом більш-менш тривалого часу при високих якісних показниках праці. Протягом робочого дня під впливом вищезгаданих факторів відбуваються її коливання. Зниження працездатності спостерігається як наслідок настання стомлення.

Стомлення – це психофізіологічне явище, суб’єктивно сприймане людиною як втома. Іноді почуття утоми настає дуже рано. Звичайно це є наслідком незадоволеності тими чи іншими сторонами виробничого середовища. Почуття втоми в цих випадках не підтверджується об’єктивними показниками, тобто ознаками стомлення ще ні, але якщо робота не подобається, якщо людина не задоволена організацією праці, взаєминами з людьми в колективі, то настає стомлення, а іноді і перевтома.

Стомлення можна зняти, організувавши раціональні режими праці і відпочинку. Це створює умови для відновлення працездатності, у результаті чого можна досягти оптимальної продуктивності праці.

Раціональні режими праці і відпочинку передбачають оптимізацію кількості і тривалості перерв на відпочинок протягом зміни, їхній зміст і чергування з періодами роботи. Організацією цих режимів займаються фахівці з організації праці, психологи і фізіологи.

В умовах науково-технічного прогресу поряд зі скороченням питомої ваги важкої фізичної і монотонної праці відбувається професійне удосконалювання працівника, інтелектуалізується праця. Але поряд з цим будь-яка техніка є і джерелом високої небезпеки для людини. Підвищилася відповідальність людини за помилки в праці, зросла ціна цих помилок. Незмірно виросли напруженість праці і вимоги до емоційної стійкості працівника.

У зв’язку з цим усе більшого значення набуває врахування усіх факторів виробничого середовища при організації трудового процесу, об’єднання цих факторів у систему і розгляд цієї системи як єдиного цілого.

Важлива роль підвищення безпеки праці, при цьому фахівці з техніки безпеки й охорони праці, а також фізіологи, психологи і соціологи аналізують «небезпечні точки», при зіткненні з якими виникають небезпечні ситуації для людини з психофізіологічної точки зору.

Рішенню цих задач сприяє розвиток інженерної психології. Виникнення цієї науки пов’язано з впровадженням автоматизованих знарядь праці у виробництві і появою нового виду професійних працівників – операторів.

Фізіологи і психологи на виробництві аналізують психофізіологічний стан людини в поєднанні з аналізом динаміки економічних показників, при цьому фізіологи особливого значення надають дослідженню функціонального стану центральної нервової системи, вивченню робочих рухів, подиху і газообміну, аналізу функціонального стану серцево-судинної системи. Психологи ж акцентують увагу й інтерес на психологічних аспектах, на вивченні різноманіть прояву психіки в трудовій діяльності, на вплив роботи на психіку, на виявлення відповідності організації процесів праці психічним і психофізіологічним особливостям людини й інших проявів особистісних психологічних факторів у праці. Для цього вони використовують спостереження, бесіди, вивчають психічні явища за допомогою іспитів і тестів, проводять різні експерименти безпосередньо в процесі праці.

Вивчення психофізіологічних факторів праці необхідне для вирішення великого кола задач, у тому числі: удосконалювання організації праці, побудова раціонального режиму праці і відпочинку, поліпшення умов праці на виробництві, організація професійного відбору і професійної орієнтації, прискорення адаптації працюючих на виробництві, удосконалення стимулювання праці і підвищення трудової активності працюючих, вивчення і поліпшення соціально-психологічного клімату в колективі. У свою чергу, рішення цих задач дозволяє забезпечити конкурентноздатність фірми і її фінансове процвітання.

Важливим методологічним принципом фізіології праці є принцип єдності організму і зовнішнього середовища, відповідно до якого зовнішній світ – це безпосереднє джерело впливу на організм. Результати цього впливу можуть бути різні як для працівника, так і для результатів праці. Внаслідок цього, задачею фізіології і психології праці є вивчення впливу на організм людини всіх сторін праці, а також розробка на цій основі практичних заходів, що підвищують працездатність людини і знижують вплив шкідливих факторів виробничого середовища.

Іншим важливим принципом фізіології є принцип зрівноважування, відповідно до якого організм прагне установлювати визначені стосунки з зовнішнім середовищем для задоволення своїх потреб. Врахування значення цього принципу є важливим для вивчення впливу усіх факторів виробничого середовища на організм людини. При цьому важливий комплексний підхід до вивчення впливу цих факторів, серед яких: особливості предметів і засобів праці, включаючи умови праці, емоційний настрій колективу, тобто його соціально-психологічний клімат.

Організм людини функціонує нормально лише при наявності визначених умов, порушення яких служить причиною стомлення, а іноді і розладу функціонального стану організму. Отже, рівень продуктивності праці визначається різними факторами, серед яких – ступінь відповідності засобів праці фізіологічним і психологічним особливостям людини.

Таким чином, праця – процес поєднання фізичних і інтелектуальних здібностей працівників з метою створення матеріальних і духовних благ. Продуктивність цього процесу визначається умінням виявляти ці здібності, розвивати й ефективно використовувати їх на практиці з використанням великого арсеналу засобів з різних наук, особливе місце серед яких займають економіка праці, соціологія праці, фізіологія і психологія праці.

2. Органи управління та засоби індикації.

Важливими ергономічними факторами в художньому конструюванні є вибір і компоновка систем управління, конструювання органів керування та засобів індикації.

Системи та органи керування вибираються на основі детального аналізу техніко-економічних вимог з врахуванням роду виконуваних ними операцій. Існує три основних системи управління: ручна, змішана і автоматична. Органи управління поділяють наступним чином:

1. Органи ввімкнення та вимкнення – кнопки, педалі, важелі, рукоятки тощо.

2. Органи переключення – рукоятки для різного ступінчатого переключення, поворотні штурвали для плавного переключення, здвоєні чи строєні рукоятки і штурвали для багатоступеневого переключення від 180 до 360º.

3. Органи регулювання – маховики і штурвали для механічного регулювання, мнемонічні рукоятки. Кнопки, верньєри для електричного, гідравлічного і пневматичного регулювання. В деяких випадках їх також відносять до органів ввімкнення та вимкнення.

4. Органи аварійної дії за формою виконання в основному співпадають з органами ввімкнення та вимкнення, але вони швидко спрацьовуються в результаті штовхання від себе або вниз натискання долонею і т. п.

Проблемою відповідності форми елементів та інструменту (пов’язаних з рухами рук людини) вимогам зручності займається прикладна дисципліна ергономіки – хіротехніка.

Важливий вклад у створення ручок інструменту вніс чеський вчений П.Тучни; в СРСР такі дослідження, крім ВНИИТЭ, проводились у Всесоюзному науково-дослідному інструментальному інституті. На рис. 9 наведені приклади ручок у відповідності з вимогами хіротехніки.

Рис. 9. Виконання ручок за вимогами хіротехніки

Конструювання засобів індикації здійснюється з врахуванням зорових, слухових та інших показників, кількість яких з розвитком техніки збільшується. Наприклад, для управління енергоблоком ТЕЦ на панель виводиться інформація, що включає до 500 різних параметрів. Якщо на кожен з них поставити окремий прилад, то довжина панелі буде складати близько 50 м. Щоб цього уникнути використовують інтегральні індикатори, тобто у певні показники об’єднують кілька параметрів, в результаті чого енергоблок контролюють лише сорок приладів на панелі 6 м.

Ще більший ефект дає мнемосхема енергоблоку. Це група умовних зображень (штрихових символів) котла, турбіни і технологічних ліній, нга яких встановлені сигнальні лампочки. Мнемосхеми засновані на мнемотехніці і являють собою сукупність прийомів для полегшення запам’ятовування великої кількості інформації. Мнемосхеми, як правило пов’язані з органами керування. При цьому кнопки., тумблери, ручки розміщуються безпосередньо в тих місцях мнемосхеми, до яких вони відносяться. В інших випадках органи керування розміщуються на окремому пульті. Мнемосхеми допомагають оператору швидко отримувати інформацію і знаходити шляхи зміни ходу виробничого процесу у випадку аварійних ситуацій або відхилень від норми. За мнемосхемами оператор не лише знає, але й бачить, яким об’єктом він керує. Найбільш важливі агрегати або технологічні лінії можна виділити на мнемосхемі розмірами та кольором.

Органи управління та засоби індикації як розділ ергономіки займають важливе місце в художньому конструюванні виробів промисловості.

3. Інженерно-психологічні підходи до автоматизації

Зростання складності, масштабності і потенційної небезпеки створюваних технічних об’єктів різко загострюють проблему забезпечення надійності і безпеки при керуванні ними. Великомасштабні аварії, що відбулися за останні роки, і катастрофи в різних країнах показали, що техніка являє собою складний і суперечливий соціальний і природний феномен: з одного боку, вона створюється заради людини і покликана вирішувати задачі розвитку суспільства; з іншого боку, вона ж незалежно від планів людей, що її створюють і використовують, може нанести і непоправну шкоду природі і суспільству.

Основним, а часто і вирішальним компонентом керування сучасною технікою є діяльність людини, характер якої значно змінюється внаслідок інтенсивного розвитку засобів автоматизації. Це призводить до істотної зміни характеру ергономічних вимог при її проектуванні. Так, якщо раніше основний акцент робився на удосконаленні засобів індикації й органів керування, то в даний час на перший план виходять проблеми, зв’язані з автоматизацією.

Крім техніки, автоматизація усе більше поширюється як у повсякденне життя, так і у бізнес. Це і широке застосування персональних комп’ютерів, складної оргтехніки, комп’ютерних мереж як локальних, внутріфірмових, так і глобальних, об’єднаних у світову мережу «Інтернет». Автоматика стає складовою частиною складної побутової техніки (наприклад, пральна машина-автомат, програмовані плити СВЧ, кухонні комбайни, посудомийні машини тощо). При цьому автоматизація стає основою недовіри до техніки, тому що вона ніби «живе своїм життям», зміст виконуваних нею процесів часто незрозумілий, що стає причиною різних помилок при експлуатації, у тому числі і серйозних.

У зв’язку з автоматизацією до головних, методологічних проблем відноситься, перш за все, розробка інженерно-психологічних підходів до людини і техніки і принципів розподілу функцій між людиною й автоматикою.

На початковому етапі розвитку інженерної психології, у 40–50-х роках, був розповсюджений так званиймашиноцентричний підхід, що позначали як підхід «від машини (техніки) до людини». У цьому підході – відзначав Б.Ф. Ломов – «людина розглядається як проста ланка системи; функціонування цієї ланки досліджується в плані тих схем, принципів і методів, що розроблені для опису й аналізу технічних систем. Головна задача дослідження, що випливає з машиноцентричного підходу, – визначення «вхідних» і «вихідних» характеристик людини».

Як позитивні аспекти використання машиноцентричного підходу Н.Д.Завалова, Б.Ф.Ломов, В.А. Пономаренко вважали розвиток точних методів у психології і виявлення деяких істотних моментів діяльності людини-оператора: з одного боку, його обмежень і, з іншого боку, переваг перед автоматом, що, безумовно, сприяло рішенню деяких задач автоматизації.

Однак з розвитком інженерно-психологічних досліджень усе більше виявлялася обмеженість машиноцентричного підходу. Так, було виявлено, що приведені раніше характеристики людини-оператора багато в чому залежать від структури її діяльності, індивідуально-особистісних особливостей, рівня професійної підготовленості, працездатності, стану. Тому виникла необхідність створення принципово нового підходу до аналізу систем «людина-машина», який би повніше враховував психологічні особливості операторської діяльності.

Таким підходом ставантропоцентричний підхід, розроблений у 60–70-х роках в основному в роботах Б.Ф. Ломова, А.Д. Завалової і В.А. Понаморенка, в якому автори визначили підхід «від людини до машини (техніки)». У цьому підході людина-оператор розглядається не як специфічна ланка технічної системи, а як суб’єкт праці, що здійснює свідому, цілеспрямовану діяльність і використовує в ході її здійснення автоматичні пристрої як засоби досягнення поставленої мети. І, таким чином, співвідношення «людина-машина» у системах керування вважається тут як співвідношення «суб’єкт праці – знаряддя праці», тобто машина є засобом, включеним у діяльність людини.

У теоретичному плані антропоцентричний підхід ґрунтується на психологічній теорії діяльності і припускає аналіз структури і динаміки операторської діяльності і механізмів її психологічної регуляції, а також дослідження властивостей людини як суб’єкта праці, пізнання і спілкування. Головною задачею інженерно-психологічних досліджень з позицій даного підходу стає проектування діяльності людини-оператора. При цьому проект діяльності повинен обумовлювати рішення всіх інших задач, пов’язаних з розробкою систем «людина-машина».

За кордоном необхідність антропоцентричного підходу була заявлена лише наприкінці 80-х – початку 90-х років, зокрема, у роботах Ч.Біллінгса, Б.Кантовіца, Р.Соркіна, що пропонують при рішенні проблеми автоматизації особливої уваги приділяти врахуванню когнітивних (інформаційних, розумових) процесів операторської діяльності. У рамках антропоцентричного підходу розроблений цілий ряд більш конкретних концепцій. До них можна віднести концепції багаторівневої адаптації людини і машини В.Ф.Венди, синтезу адаптивних біотехнічних систем ергатичного типу В.М.Ахутіна, антропоморфну концепцію В.Я.Дубровського і Л.П.Щедровицького, процесуальну концепцію А.І.Прохорова і Б.А.Смирнова, системно-антропоцентричну концепцію інженерно-психологічного проектування А.І.Нафтульєва, М.А.Дмитрієвої й А.А.Крилова і т. д.

Можна обґрунтовано сказати, що сьогодні основна наукова позиція в більшості інженерно-психологічних і ергономічних досліджень – безумовно антропоцентричний підхід. У той же час на практиці позиція багатьох розроблювачів техніки, що зіштовхуються з негативними наслідками людського фактора в сучасному виробництві зводяться до максимальної автоматизації систем керування, тобто відбиває машиноцентричний підхід.

Прикладом недоліків автоматизації в авіації є європейський аеробус А-320, що льотчики характеризували як «літаючий комп’ютер». Головною особливістю його автоматизованої системи керування є можливість втручання автоматики в керування, якщо дії пілота виходять за деякі припустимі межі, що розглядається автоматикою як помилки. Тому льотчики цих літаків говорять, що вони керують не літаком, а комп’ютером. У випадку виникнення несподіванок, льотчик багато в чому позбавлений можливості відреагувати, використовуючи свій досвід, тому що йому заважає автоматика, і він виявляється її заручником.

Машиноцентрична позиція розроблювачів техніки буде зберігатися в зв’язку з розвитком обчислювальних засобів. Тому протиріччя між позиціями розроблювачів техніки і фахівців з людського фактора, що дотримуються антропоцентричного підходу, буде поглиблюватися. Для подолання зазначеного протиріччя необхідне критичне переосмислення і розробка нових інженерно-психологічних підходів до людини і техніки чи, точніше, до автоматизації процесів керування.

При вирішенні проблеми автоматизації ведучими стають питання про співвідношення ролі і відповідальності розроблювача, який створює техніку, і оператора, що її експлуатує. У зв’язку з цим інженерно-психологічний підхід до автоматизації процесів керування повинен виходити з особливостей створюваної техніки і являти собою визначену методологічну позицію розгляду ролі і відповідальності розроблювача й оператора.

Фактично ця позиція в основному полягає в тому, яку роль у керуванні технікою її розроблювачі пропонують людині-оператору, на кого покладається головна відповідальність при забезпеченні надійності процесів керування: на розроблювача чи оператора.

Використовуючи дане розуміння інженерно-психологічного підходу до автоматизації, можна інакше інтерпретувати зміст і значення машиноцентричного й антропоцентричного підходів.

У машиноцентричному підході людина-оператор розглядається як додаткова ланка зв’язку в контурі керування технічною системою. Розроблювачі техніки в процесі рішення проблем автоматизації віддають пріоритет автоматичним режимам керування, тому що мають можливість забезпечити надійність при виникненні відмовлень засобами автоматики шляхом резервування технічних елементів, що відмовили. У цих можливостях автоматизації і полягає основна особливість техніки, для якої був застосований даний підхід.

Тим самим у машиноцентричному підході розроблювачі опосередковано через автоматику виконують ведучу роль у керуванні; оператору приділяється другорядна роль: розроблювачі покладають на нього функції, які не може виконати автоматика. При цьому виходить, що відповідальність за забезпечення надійності керування розроблювачі техніки повинні були б брати майже цілком на себе, крім тієї невеликої її частини, що покладається на оператора за виконання його професійних функцій.

В антропоцентричному підході людина-оператор розглядається як центральна, головна ланка керування; технічний об’єкт вважається знаряддям праці людини, засобом, включеним у його діяльність. Даний підхід виник у процесі ускладнення техніки, коли через різноманіття умов функціонування технічних систем розроблювачам не вдавалося вирішити проблему забезпечення надійності засобами автоматики за рахунок технічного резервування і треба буде покласти на оператора функцію резервування техніки: йому пропонувалося здійснення переходу з автоматичних на ручні режими керування при відмовленнях елементів і блоків систем, функції яких він уже повинен забезпечувати. У цій неможливості технічного резервування і складалася основна особливість техніки, для якої був застосований даний підхід.

Виконання оператором функції резервування техніки приводить до того, що йому приділяється головна роль і на нього лягає уся відповідальність за забезпечення надійності керування. Розроблювачі цієї відповідальності фактично не несуть, а відповідають тільки за надійність функціонування технічних пристроїв.

Здійснення оператором функції з резервування техніки ускладнюється тим, що в автоматичних режимах він виключається з безпосереднього керування. Це призводить до зниження його активності, що є передумовою помилкових дій оператора при переході до ручних режимів у випадку відмовлень автоматики. Для подолання цих труднощів у рамках антропоцентричного підходу потрібне активне включення операторів у контур керування за рахунок організації напівавтоматичних режимів. Вважається, що в цьому випадку надійне виконання оператором функцій з резервування техніки може бути забезпечене за рахунок його знань, навичок і умінь, сформованих у процесі професійної підготовки.

4. Фактори складності техніки і рівнозначний підхід до автоматизації

Отже, особливостями техніки, що обумовлюють використання машиноцентричного підходу, були можливість забезпечення надійності керування технічним резервуванням, тоді як поява антропоцентричного підходу визначилася необхідністю резервування техніки оператором. Зміна особливостей техніки відбувалася в процесі її ускладнення. У зв’язку з цим виникає питання: які фактори складності техніки визначають зазначені особливості?

Виділимо три такі фактори: структурні складності, функціональна складність і складність керування.

Структурна складність визначається конструкційно-технологічною недосконалістю елементів системи. При цьому в процесі автоматизації структурну складність можна перебороти, з одного боку, за рахунок технічного резервування і, з іншого боку, за рахунок використання оператора для забезпечення функціонування тих структурних елементів, що розроблювачі не можуть автоматизувати. Такими структурними елементами, функції яких виконує оператор, можуть бути окремі технічні блоки, наприклад: регулятор одного чи декількох параметрів функціонування; програмний пристрій, що задає умови функціонування; сортувальний агрегат, що здійснює добір і розподіл продуктів технологічного процесу, та ін.

Таким чином, особливості техніки, з якими зв’язується застосування машиноцентричного підходу, обумовлюються саме структурною складністю як домінуючим фактором надійності керування. Однак, структурна складність можлива й у сучасній техніці. Конкретним прикладом такої техніки є автомат чи промисловий робот із гнучкими комп’ютеризованими програмами виконання виробничого процесу, перепрограмування якого забезпечує людина, а також звичайний ліфт у багатоповерховому будинку, пасажирів якого можна розглядати як операторів. Отже, машиноцентричний підхід може бути використаний у даний час для техніки, у якій ще не переборена структурна складність.

З позиції надійності керуванняфункціональна складністьхарактеризується труднощами, непогодженостями в організації внутрісистемної взаємодії через різноманіття станів системи і можливості виникнення відмовлень її окремих компонентів, що розроблювачам не вдається перебороти за рахунок технічного резервування. Це призводить до необхідності резервування техніки оператором, внаслідок чого він об’єктивно виконує головну роль у керуванні.

Отже, функціональна складність стає домінуючим фактором надійності керування для техніки, особливості якої вимагають використання антропоцентричного підходу. Прикладами такої техніки можуть служити автоматизовані системи керування окремими технологічними процесами, у яких оператор здійснює завдання різних параметрів, а у випадку відмовлень техніки вручну виконує резервні режими керування.

Складність керування відбиває труднощі в організації міжсистемноі взаємодії між великою кількістю різнорідних систем, зв’язані з неможливістю повної формалізації процесів керування через неоднозначність використання кількісних критеріїв розроблювачами в моделях керування, що призводить до виникнення непередбачених ситуацій і відмов при нормально функціонуючих системах. До такої великомасштабної, енергонасиченої, потенційно небезпечної техніки відносяться теплові й атомні електростанції, космічні пілотовані транспортні кораблі й орбітальні станції, бойові і пасажирські літаки, крупнотонажні морські і річкові судна, різні типи автоматизованих виробництв.

Внаслідок неповноти й обмеженої адекватності моделей керування при організації міжсистемної взаємодії розроблювачі не можуть узяти на себе цілком відповідальність за надійність керування. З іншого боку, і можливості проведення якісного, змістовного аналізу оператором у непередбачених ситуаціях для подолання неадекватності цих моделей при реалізації ним функцій з резервування автоматики обмежені його професійним досвідом, здібностями, знаннями й уміннями. Тому ним можуть бути допущені помилкові дії, причини виникнення яких не можна усунути в процесі професійної підготовки операторів внаслідок новизни і невідомості цих ситуацій. Отже, цілком покласти відповідальність за надійність керування не можна і на оператора.

Але тоді єдино можливим варіантом забезпечення надійності керування у випадку, коли оператор не може знайти вихід з непередбаченої ситуації, стає резервування оператора автоматикою. Це резервування може бути реалізоване за допомогою примусового переходу на автоматичний режим керування, метою якого повинне бути насамперед забезпечення безпеки техніки. Таким чином, поряд з функцією резервування автоматики оператором для подолання складності керування від розроблювача потрібно здійснити і нову функцію – резервування оператора автоматикою. І в силу того, що ці функції мають рівну значимість для забезпечення надійності керування, і розроблювачі, і оператори повинні нести за неї рівну відповідальність. Отже, у процесі керування може відбуватися як резервування автоматики оператором, так і навпаки – резервування оператора автоматикою, що означає почергову зміну ведучих ролей розроблювача й оператора. Таким чином, для цього класу техніки однобічне домінування розроблювача, чи оператора, як це покладається в машиноцентричному чи антропоцентричному підходах, уже буде принципово неприпустимим. Інакше кажучи, не можна віддавати головну роль розроблювачу, що реалізує її опосередковано через автоматику, чи оператору і вирішувати проблеми автоматизації в цьому класі техніки з центристських позицій.

Узагальненням цих положень є розроблений Ю.Я.Голіковимрівнозначний підхід до автоматизації, відповідно до якого і розроблювачі, і оператори повинні поперемінно здійснювати ведучу роль у керуванні, нести рівну відповідальність і мати рівну значимість у забезпеченні надійності керування технікою. І тому співвідношення між розроблювачами й операторами необхідно розглядати як рівноправну взаємодію, взаємодоповнення і сприяння.

Таким чином, варто констатувати, що в структурі сучасної техносфери можна виділититри класи технічних об’єктів, кожен з яких є областю існування різних підходів до автоматизації керування: машиноцентричного, антропоцентричного і рівнозначного.

5. Принципи розподілу функцій між людиною й автоматикою

Інженерно-психологічні підходи до автоматизації є методологічною основою рішення проблеми розподілу функцій між людиною й автоматикою. Принципи і способи рішення цієї, за словами основоположника кібернетики Н. Вінера, однієї з важливих проблем випробували значну еволюцію. Одним з перших варіантів її вирішення став принцип переважних можливостей, спочатку розроблений у роботах К.Крейка, П.Фіттса, А.Чапаніса. Даний принцип став природним наслідком первісного етапу досліджень, характерного для будь-якого порівняльного аналізу – зіставлення переваг і недоліків людини й обчислювальної машини. Суть принципу полягає в тому, що функції людині й автоматиці повинні призначатися залежно від того, чиї переваги будуть краще використовуватися при виконанні задачі керування. Інструментом розподілу функцій були створені переліки їхніх порівняльних можливостей для різних задач, показників процесів керування і навіть параметрів економічної ефективності.

Безсумнівною превагою принципу переважних можливостей є те, що він уперше дозволив одержати конкретні практичні результати при розподілі функцій і багато в чому визначити подальші тенденції автоматизації процесів керування. На його основі в першому наближенні були виділені ті області функцій, у яких можлива автоматизація. Так, автоматизації підлягали функції формалізації, зв’язані в основному з переробкою і збереженням великих обсягів інформації, а також з керуванням по заздалегідь відомих алгоритмах; на людину випало покладати неформалізовані функції, що вимагають нестандартного аналізу ситуації і творчого мислення. Різні модифікації зазначеного принципу застосовуються й у сучасних дослідженнях.

Однак у принципу переважних можливостей достатньо швидко були виявлені серйозні обмеження, що випливають з вихідного положення – необхідності порівняння людини й автоматики й описи їх можливостей на одній мові, що були вперше сформульовані Н.Джорданом. Ці недоліки виразилися в істотній тривіальності підсумкового висновку: автоматика добре виконує ті функції, що погано виконує людина, і навпаки. Інакше кажучи, можливості людини й автоматики виявилися взаємовиключними.

У противагу принципу переважних можливостей Н. Джорданом був висунутийпринцип взаємодоповнюваності людини і машини. Відповідно до даного принципу необхідно не розподіляти функції, а організовувати спільну діяльність людини і машини таким чином, щоб відбувалося взаємне посилення їхніх функцій.

На думку Н. Джордана, машини можуть служити людині двома способами: як знаряддя праці і як виробляючі машини, тобто ті, які функціонують автоматично. У першому випадку взаємодоповнюваність буде виражатися в забезпеченні оптимальних труднощів діяльності, у другому – у резервуванні, дублюванні людиною машини при виникненні відмовлень у її роботі за допомогою переходу на ручний режим керування. У той же час відповідальність за виконання процесів керування у всіх випадках повинна покладатися на людину, а не на машину.

Проблеми резервування людиною автоматики і відповідальності багато в чому вирішуєпринцип активного оператора, розроблений Н.Д.Заваловою, Б.Ф.Ломовим і В.А.Пономаренком. Даний принцип визначає необхідність підтримки деякого рівня активності оператора в автоматизованих режимах керування в зв’язку з тим, що людина, працюючи, завжди має на увазі кінцеву мету керування й активно до неї прагне. Пасивність оператора при повній автоматизації призводить до того, що він не може надійно виконати функцію резервування автоматики. Крім того, зниження рівня активності операторів при тривалому використанні автоматичного режиму може призвести до помилкових рішень, відключення нормально працюючої автоматики, або до затримок при упізнанні реальних відмовлень і переході до ручного керування.

Виходячи з принципу активного оператора, ступінь автоматизації необхідно вибирати таким чином, щоб оператор здійснював безперервний контроль процесів керування за інформацією, забезпечуваною автоматикою, і частину операцій з керування виконував самостійно. Тому режими напівавтоматичного керування повинні вибиратися в якості основних, а автоматичні розглядатися як резервні.

Сучасні рішення проблеми розподілу функцій за кордоном багато в чому ґрунтуються на ідеї адаптивного розподілу функцій, що розвивається В.Роузом і його послідовниками. Загальним для них є положення про залежності ступеня автоматизації процесів керування від величини робочого чи розумового завантаження оператора. Вважається потрібним зниження ступеня автоматизації при малій величині завантаження і збільшення ступеня автоматизації при її високій величині. Концепціям адаптації людини і машини близькі положення принципу динамічного розподілу функцій Б.Кантовіца і Р.Соркіна.

Первісний розподіл функцій між людиною й автоматикою розглядався як самостійна проблема. У той же час викладені принципи, розподіли функцій можна зіставити з вимогами машиноцентричного, чи антропоцентричного підходів до автоматизації.

Відмінність людини і техніки, необхідність їхнього опису на одній мові, що лежать в основі принципу переважних можливостей, є свідченням використання ідеології машиноцентричного підходу, коли людина розглядається як технічна ланка системи. Принцип взаємодоповнюваності, що висуває на перше місце проблеми відповідальності людини за процес керування і резервування нею автоматики, навпаки, побічно спирається на положення антропоцентричного підходу, що визначає людину як суб’єкт праці, а техніку як знаряддя праці. З цього ж підходу вже безпосередньо випливає принцип активного оператора.

Відповідно до рівнозначного підходу до автоматизації в процесі керування технікою варто забезпечувати почергову зміну ведучих ролей розроблювачів і оператора, тому що вони повинні нести рівну відповідальність за забезпечення надійності керування. Ведуча роль оператора може бути реалізована за рахунок здійснення ним функції резервування автоматики в непередбачених ситуаціях; ведуча роль розроблювачів буде виявлятися у функції резервування оператора автоматикою.

Резервування автоматики буде здійснюватися оператором самостійно за допомогою зниження ступеня автоматизації при виникненні відмовлень і непередбачуваних ситуацій, з якими не можуть впоратися програми автоматики, у тому числі за допомогою технічного резервування.

Для резервування оператора автоматикою реалізується зворотний процес – примусове підвищення ступеня автоматизації, коли оператор не може знайти рішення по виходу з непередбаченої ситуації. Інакше кажучи, він виявляється в ситуації з високою суб’єктивною складністю діяльності. Тому при перевищенні деякої її нормативної величини, припустимої для професійних функцій у даному режимі керування, повинне відбуватися підвищення ступеня автоматизації, включаючи в граничному випадку і перехід на автоматичний варіант здійснюваного режиму керування, якщо він можливий. У протилежному випадку повинні реалізовуватися автоматичні режими, але спрямовані не на досягнення основної мети керування, а резервні чи аварійні режими, що забезпечують насамперед надійність і безпеку.

Підвищення ступеня автоматизації, звільняючи оператора від функцій керування, тим самим надає йому можливість для більш повного і детального аналізу ситуації. І якщо ситуація стає зрозумілою, то оператор здійснює перехід назад до напівавтоматичного режиму керування, якщо ж ні, контролює хід автоматичного режиму.

Викладена стратегія гнучкої зміни ступеня автоматизації процесів керування фактично виражає новий принцип рішення проблеми розподілу функцій –принцип взаємного резервування оператора й автоматики, розроблений А.Н.Костіним. Суть принципу можна сформулювати в такий спосіб: оператор резервує автоматику (у випадку виникнення відмовлень чи непередбачених ситуацій) за допомогою самостійного зниження ступеня автоматизації; автоматика резервує оператора (при виникненні в його діяльності серйозної суб’єктивної складності) шляхом примусового підвищення ступеня автоматизації процесів керування.

З цього принципу випливає, що напівавтоматичні режими повинні бути основними, а автоматичні і ручні – розглядатися як резервні для страховки оператора й автоматики відповідно.

Принцип взаємного резервування конкретно реалізує положення рівнозначного підходу: почергове домінування розроблювачів (опосередковано через автоматику) і оператора в процесах керування і рівну їхню відповідальність за забезпечення надійності. Дійсно, надання оператору права на ухвалення остаточного рішення і можливості його здійснення виражає його ведучу роль у процесах керування тоді, коли він на це здатний. У протилежному випадку, коли при резервуванні оператора автоматикою відбувається перехід на автоматичний режим керування, то ведучу роль відіграють розроблювачі техніки.

У процесі взаємного резервування може бути переборене серйозне протиставлення людини й автоматики, а точніше, протидія між оператором і розроблювачами техніки, заснована на їхній недовірі одне до одного. Розроблювачі побоюються помилкового втручання оператора в нормальний процес функціонування техніки і прагнуть цілком автоматизувати процеси керування, а оператор боїться неправильної роботи автоматики, особливо в нестандартних ситуаціях, і наполягає на необхідності ручного керування.

Використання принципу взаємного резервування дозволить здійснити своєрідну форму активної допомоги чи навіть страховки оператора в критичних ситуаціях. Одночасно забезпечується і визначена гарантія для розроблювачів техніки із запобігання помилок операторів чи їхніх наслідків. Тим самим фактично реалізується обопільний захист і оператора, і техніки. Крім того, оператор не буде почувати себе покинутим на самоті перед різноманітною складністю техніки, а розроблювачі не будуть вважати себе виключеними з процесу керування.

За допомогою принципу взаємного резервування буде ліквідована основа недовіри між розроблювачами й операторами, організоване рівноправне сприяння, співробітництво, партнерство між ними за допомогою автоматики. Отже, це дасть можливість по-новому підійти до рішення проблем автоматизації і забезпечення надійності керування технікою.

Таким чином, психологічні, інженерно-психологічні підходи до автоматизації і принципи розподілу функцій між людиною й автоматикою і складають сутність ергономічних вимог при проектуванні техніки. При цьому важливо зрозуміти, що універсальні підходи і принципи рішення проблем автоматизації відсутні, їхній конкретний вибір залежить від класу складності створюваних технічних об’єктів.