Психофизиологические основы обеспечения надежной работы операторов

Надежность оператора зависит от многих факторов объективного и субъективного характера. К субъективным факторам относятся индивидуальные особенности оператора, его состояние и степень подготовленности. Объективные факторы делятся на две большие группы: внешние и аппаратурные. Подробная классификация всех факторов приведена на рис. 49.

Анализ всех этих факторов необходим для решения ряда задач: сокращения фазы врабатываемости, удлинения фазы устойчивой работоспособности, уменьшения до минимума величины интенсивности ошибок. Иными словами, задача состоит в придании зависимости n(t) вида II вместо возможного вида I (см. рис.43, б).

Весьма важным является вопрос о субординации субъективных и объективных факторов. Определяющими в конечном итоге будут субъективные факторы, ибо исходная формула диалектико-материалистического понимания

детерминизма человеческого поведения гласит, что внешние причины действуют только через посредство внутренних условий. Следовательно, в одних и тех же условиях разные операторы будут работать качественно по-разному [87].

Вместе с тем нельзя не учитывать и внешние факторы. Если на такие группы, как условия обитаемости и эмоциогенные факторы, конструктор или руководитель производства не всегда в состоянии повлиять, то ряд факторов, специально выделенных под названием организационных, во многом зависит от целенаправленной деятельности конструкторов и руководителей производства.

И тем более поддаются учету аппаратурные факторы. Часть из них (принципы построения аппаратуры с учетом требований инженерной психологии) рассмотрены в следующей главе. Ниже будут рассмотрены основные принципы учета информационного потока и роль средств контроля в обеспечении надежности работы оператора.

При анализе информационного потока следует иметь в виду, что как перегрузка, так и недогрузка информации могут иметь отрицательные последствия. Основные требования по предотвращению перегрузки, которые необходимо учитывать при проектировании аппаратуры, сводятся к следующему:

1) обеспечить оператору на решение задачи время t_л, превышающее реально требуемое оператором время τ;

2) обеспечить коэффициент загрузки, не превышающий 0,75;

3) обеспечить период занятости Т (время непрерывной, без пауз, работы) не более 15—20 мин;

4) число сигналов k, одновременно требующих действий оператора, не должно превышать объем оперативной памяти k₀;

5) коэффициент очереди ρ не должен превышать 0,3 ¾ 0,4;

6) время ожидания обслуживания не должно превышать длительность сохранения информации в оперативной памяти (длительность следа памяти).

Под коэффициентом загрузки понимается отношение времени, в течение которого оператор занят переработкой поступающей информации, включая исправление ошибок и взаимодействие с другими операторами, к общему времени работы:

ф (10.51)

Под коэффициентом очереди понимается отношение времени, в течение которого на обслуживании было два и более сигнала одновременно (очередь на обслуживание), к общему времени работы:

ф (10.52)

Перечисленные выше требования аналитически можно записать в виде условий:

ф (10.53)

Правые части этих неравенств носят название предельно допустимых норм деятельности оператора. Проверять их выполнение можно путем построения моделей деятельности оператора либо экспериментально.

Точно так же информационная недогрузка ведет к развитию состояния, близкого к утомлению. Практически установлено, что η < 0,2 способствует развитию такого состояния. Для предотвращения недогрузки необходимо вводить специальные тренировочные сигналы.

Большое значение для повышения надежности работы оператора имеет применение средств контроля. Инструментальный контроль приводит к увеличению вероятности исправления допущенных ошибок. Контроль состояния оператора позволяет своевременно, до внешнего проявления, заметить происшедшие в операторе психофизиологические сдвиги (т. е. наступление третьей фазы работоспособности) и предпринять соответствующие меры. Эти меры могут заключаться в стимуляции деятельности оператора, в замене утомленного оператора, в передаче части выполняемых оператором действий автоматическим устройствам.

Повышению надежности операторской деятельности способствует контроль за работой оператора со стороны другого оператора (параллельное выполнение работы двумя операторами). Конечно, специально контролирующего оператора, как правило, не вводят в СЧМ. Эти функции может выполнять оператор высшего уровня управления, свободный от обработки информации оператор этого же уровня управления и т. д. Этот оператор может подключиться на контроль не всегда, а с некоторой вероятностью Р_р, определяемой отношением свободного времени контролирующего оператора к общему времени его работы. В первом приближении эта вероятность равна:

ф (10.54)

Для расчета надежности оператора в таком случае могут быть использованы формулы резервирования, применяемые в теории надежности технических устройств. Так, при равной надежности двух исполнителей вероятность совместной безошибочной работы

ф (10.55)

Учитывая, что такая вероятность достигается только в Р_р-й части случаев, а в остальных случаях она равна Р_оп (резервирования нет), общая вероятность совместной безошибочной работы равна:

Р_оп = Р_р[1 - (1 -Р_оп)²] + (1 - P_р) Р_оп.(10.56)

Рассмотренный случай полного резервирования для деятельности оператора встречается редко. Более частым случаем является скользящее резервирование (резервирование с дробной кратностью). Оно имеет место при контроле одним оператором за действиями нескольких других операторов. Найдем выражение для вероятности безошибочной работы при скользящем резервировании.

Пусть имеется N независимо работающих операторов (рис. 50). За их действиями наблюдают М операторов. Вероятности безошибочной работы любого из M+N операторов одинаковы и равны Р_оп. Отказ всего коллектива наступает в том случае, если число отказавших операторов превысит число контролирующих. Любой из контролирующих операторов подключается на контроль с вероятностью Р_р, что условно учтено на рис. 50 введением коммутатора, имеющего надежность Р_р.

Найдем вероятность безотказной работы всей системы. При принятых допущениях эта вероятность равна [109]:

ф(10.57)

где Н_i — гипотеза, заключающаяся в том, что система работает безотказно при отказе t операторов;

р (Н_i — вероятность появления i-й гипотезы;

т — кратность резервирования

m = M / N. (10.58)

Вероятности гипотез подчинены биноминальному распределению

ф(10 .59)

Подставляя (10.59) в (10.57), получим

ф(10.60)

С учетом надежности коммутатора

ф(10.61)

Для наиболее важного в практическом отношении случая М = 1 (предыдущие случаи имеют скорее всего только теоретическое значение)

ф(10.62)

или с учетом надежности коммутатора

ф(10 .63)

В таком виде формула может быть применена в практических расчетах надежности оператора при скользящем резервировании его работы. Для примера рассмотрим, чему равен выигрыш в надежности при Р_р = 0,3, N = 2, Р_оп =0,9. Согласно выражению (10.63)

ф

Важным вопросом в борьбе с ошибочными действиями оператора является правильная психологическая характеристика этих действий. При этом исходят из того положения, что оператор, используя информационную модель объекта управления, строит для себя концептуальную модель, на основании которой и принимает решение. При формировании последней различают три уровня обобщенных действий оператора [23].

Первый уровень — собственно психологический, ответственный за ориентирование, планирование и контроль исследовательских, умственных и исполнительских действий. Это высший уровень организованных действий оператора. На этом уровне ошибки возникают в результате неполноты ориентировочной основы действия, неправильного выделения основных единиц материалов и алгоритма их применения, на основе которых формируется образ, служащий для контроля за выполнением действий.

Второй уровень — это уровень элементарных операций, их целей и более сложных процессов, выполняемых бессознательно, автоматически. Этот уровень ответствен за меру развернутости и усвоения действий. Весьма важным является выбор оптимального отношения между той частью деятельности, которая осуществляется автоматически, и той, которая, наоборот, не должна превращаться в жесткую систему операций и выходить из-под активного контроля сознания. Для этого уровня характерны ошибки, вызываемые ослаблением контроля за процессом свертывания и автоматизации действий, что приводит к выпадению или изменению некоторых элементов ориентировочной основы действия. На количество ошибок второго уровня в большой степени влияют условия, при которых совершаются действия. Примером тому может быть существование «взрывов ошибок», вызванных действием стрессовых условий. В этих условиях оператору приходится вести обслуживание, требующее дополнительных ориентировочных действий, что не всегда может быть им осуществлено, в результате чего возникают ошибки.

Для инженера важно знать особенности действий операторов в стрессовых условиях, возможности их адекватного поведения при стрессе и вероятные ошибочные действия. Важным средством ослабления стресса является совершенствование системы индикации: выдача полной и определенной информации в аварийных условиях, выдача командных сигналов при нехватке времени, исключение возможности поступления ложной или двусмысленной информации. В этих условиях средства сигнализации и управления должны обеспечить оператору необходимый привлекающий эффект и своевременное понимание им смысла или причины случившегося. Другим важным средством предупреждения стресса является специальная тренировка операторов, предусматривающая имитацию стрессовых условий. Это способствует адаптации и устойчивости к стрессу.

Третий, психологический уровень действии устанавливает соотношение между параметрами раздражителя и величиной ощущения. Он характеризует предельную чувствительность анализаторов и оптимальную различимость сигналов. С этим уровнем связаны ошибки, вызванные тем, что оператор чего-то не ощутил, не точно воспринял, проявил ложную тревогу. Эти ошибки в сильной степени связаны также с условиями действия при восприятии сигналов, параметры которых близки к пороговым.

Отнесение ошибок к одному из уровней делает возможным практическую борьбу с ними. Ошибки первого уровня устраняют, вводя более полную ориентировочную основу действия и используя дополнительные контрольные действия, лучше обеспечивающие выполнение задания. Ошибки второго уровня следует учитывать при обучении операторов, которое необходимо проводить таким образом, чтобы при сокращении и автоматизации действий из них не выпадали и не подменялись другими основные операции, не изменялась их последовательность. Для сокращения ошибок третьего уровня следует улучшить физические условия восприятия информационных моделей, довести их характеристики до оптимальных.

Общие рекомендации по обеспечению надежной работы операторов могут быть сведены к следующему:

1) операторы должны иметь необходимую степень профессиональной подготовки, т. е. обладать профессионально важными качествами, быть обученными и тренированными;

2) аппаратура должна быть спроектирована в соответствии с требованиями инженерной психологии, особенно это касается возможности принятия мер по ликвидации аварийных ситуаций;

3) должны быть обеспечены предельно допустимые нормы деятельности оператора (10. 53);

4) по возможности необходим контроль за правильностью действий оператора (инструментальный и неинструментальный), а также контроль за состоянием оператора;

5) должен быть правильно выбран режим труда и отдыха;

6) условия возникновения информационной перегрузки должны отсутствовать;

7) в коллективе должен быть создан хороший психологический климат.