Инженерно-психологическое проектирование СЧМС

Инженерно-психологические требования кСЧМС. Требования к средствам отображения информации. Требования к зрительным индикаторам. Требования к звуковым индикаторам. Требования к органам управления. Требования к организации рабочего места. Требования к рабочей среде.

Сущность процесса проектирования заключается в последовательном определении и обосновании облика будущего объекта на основе непрерывной проверки соответствия результатов разработки поставленным требованиям.

Инженерно-психологическое проектирование СЧМС является составной частью процедуры технического (конструкторского) проектирования системы. Инженерно-психологическое проектирование СЧМС – это процедура реализации требований к средствам, содержанию и условиям проектируемой системы, определяемым психологическими, физиологическими и гигиеническими особенностями деятельности человека-оператора.

Целью инженерно-психологического проектирования является решение вопросов, касающихся организации взаимодействия человека с машиной в специфической рабочей среде и возникающих на всех этапах проектирования СЧМС, а также выявление ограничений, накладываемых объектом управления на деятельность человека.

Предметом инженерно-психологического проектирования является разработка предложений по рациональному построению процессов (способов, алгоритмов, приемов), средств и условий деятельности в СЧМС с точки зрения обеспечения эффективности и безопасности труда, сохранения здоровья человека-оператора.

Проектирование СЧМС носит комплексный характер и включает в себя ряд этапов:

1) разработка технического задания – определение (на основе исходных материалов, по результатам эксплуатации систем-предшественников и развития сопутствующих отраслей промышленности) возможности участия человека в работе системы, основных видов и условий работы, а также ограничений в деятельности;

2) разработка технического предложения – поиск конкретных решений и их детализация в соответствии с конструкторским замыслом, определение задач системы и условий их решения и т.д.;

3) разработка эскизного проекта – принятие решения о задачах человека при обслуживании системы, содержании его деятельности, принципах построения информационной модели, числе и порядке взаимодействия операторов и т.д.;

Инженерно-психологическое проектирование СЧМС – процедура реализации требований к средствам, содержанию и условиям проектируемой системы, определяемым психологическими, физиологическими и гигиеническими особенностями деятельности человека-оператора.

4) разработка технического проекта – отработка конкретных решений о структуре деятельности операторов, оценка их загрузки, конкретизация состава и организации информационных моделей, подготовка конструкторской документации для изготовления опытного образца объекта и т.д.;

5) изготовление и испытание опытного образца – оценка и коррекция принятых ранее решений, обоснование предложений по организации операторской деятельности, целесообразности профотбора и методам подготовки операторов и т.д.

Содержание инженерно-психологического проектирования СЧМС предусматривает решение вопросов включения человека в проектируемую систему. Структура инженерно-психологического проектирования представлена на рис. 25-3. На первом этапе ИПП проводится анализ задач, стоящих перед СЧМС. При этом рассматриваются статические и динамические характеристики СЧМС, возможные потоки информации, функции подсистем СЧМС, а также оцениваются возможности человека и технических звеньев системы при решении задач.

На следующем этапе решается вопрос о распределении функций между человеком и машиной с учетом их преимуществ по отношению друг к другу и на основе использования частных и, главным образом, обобщенных показателей оптимизации эффективности СЧМС.

Далее проводится анализ функций человека в системе и распределение функций между операторами на основе оценки структуры задач и состава группы операторов, их информационной загрузки, необходимых информационных связей.

Затем осуществляется проектирование деятельности человека-оператора, а именно, определение структуры и алгоритма рабочего процесса, способов выполнения работы, требований к психофизиологическим характеристикам человека, проверки выполнения норм деятельности и т.д.; на основании полученных результатов разрабатываются средства отображения информации, органы управления, компоновка рабочего места.

На последнем этапе проводится инженерно-психологическая оценка проекта и сравнение полученных результатов с требованиями технического задания («Основы инженерной психологии», 1986).

Процесс инженерно-психологического проектирования носит циклический характер, что означает наличие возвратных связей, а также поэтапное уточнение и улучшение исходного варианта ИПП.

Основной задачей инженерно-психологического проектирования (ИПП) является проектирование деятельности человека-оператора. Создание новой техники и технологических процессов должно осуществляться с учетом структуры деятельности и обеспечивать для человека возможность качественного ее выполнения на основе профессионально значимых психических процессов, состояний и свойств.

Решение задачи проектирования деятельности предполагает обоснование распределения функций между человеком и техникой, а также необходимой степени автоматизации тех или иных звеньев производственного процесса. Автоматизированным устройствам целесообразно передать те функции, которые для человека являются

шаблонными, однообразными, связанными с перегрузкой памяти, внимания, мышления, психомоторики.

Для определения степени автоматизации деятельности возможно использование количественных методов распределения функций. Один из таких методов заключается в описании целевой функции СЧМС (Зараковский Г.М., Павлов В.В., 1987). С помощью этой функции может быть определена эффективность работы системы

Рис. 25-3. Структура инженерно-психологического проектирования

по достижению поставленной цели. Каждый элемент функциональной структуры СЧМС может быть реализован с помощью различных технических устройств или человека-оператора. Задача распределения функций состоит в том, чтобы для заданной функциональной структуры подобрать такой вариант реализации отдельных блоков (элементов), который делает эффективность системы максимальной.

На основании проведенного распределения функций между человеком и техникой определяется круг задач, который поручается человеку-оператору. Однако проект деятельности сводится не только к перечню задач, но и к описанию психологических «составляющих» и определению в данной конкретной СЧМС условий формирования образа-цели, концептуальной модели (оперативного образа), предвидения хода событий, формирования гипотез и решения, планирования и сигналов обратной связи.

На этой основе определяются виды действий, которые предстоит выполнить человеку, а также решаются вопросы о том, какие действия следует довести до уровня навыка, т.е. намечается программа обучения и тренировки операторов.

Проект должен также предусматривать пути формирования у человека умения планировать собственную деятельность, осуществлять самоконтроль и управление собственными резервами. Предварительное определение возможных вариантов динамики и взаимоотношений основных психических процессов необходимо для решения вопроса о выборе технических средств деятельности оператора.

Рассматриваемая схема отражает общий порядок решения задачи проектирования деятельности и в зависимости от ее вида претерпевает те или иные изменения. В существующей литературе имеются примеры проектирования деятельности летчика и космонавта, оператора автоматической системы управления технологическим процессом в химической промышленности, оператора судовой энергетической установки (Губинский А.И., Евграфов В.Г., 1977; Береговой Г.Т. и др., 1978; Галактионов А.И., 1978).

Особенности проектирования информационных моделей, среды обитания, рабочего места.

Для создания информационной модели необходимо определить содержание и форму предъявления необходимой для деятельности информации.

Определение содержания необходимой для оператора информации основывается на сведениях: 1) о составе решаемых операторских задач; 2) о способах их выполнения в штатном и нештатном (аварийном) вариантах; 3) о возможных помехах и искажениях предъявляемой информации; 4) о вероятном объеме поступающей к оператору информации; 5) о пространственно-временных особенностях (и ограничениях) предъявления информации; 6) о длительности рабочих циклов и деятельности в целом.

Источниками перечисленных сведений могут быть материалы конструкторских решений на ранее созданных объектах-аналогах, данные психологического анализа деятельности на этих объектах, требования технического задания на проект, а также характеристики психических процессов и закономерности приема, хранения и переработки информации.

Решение вопроса о форме представления информации требует знаний: 1) алфавита кодовых обозначений, которые возможно воспроизвести в конкретной информационной модели; 2) воспроизводимых признаков управляемого объекта (задачи, ситуации, процесса); 3) психологических закономерностей восприятия кодовых обозначений и перекодирования информации; 4) степени адекватности формы кодирования

представлениям оператора об особенностях состояния и динамики управляемого объекта.

В самом общем виде проектирование информационной модели состоит в обеспечении соответствия этой модели психическому содержанию деятельности («Введение в эргономику», 1974).

Психологические закономерности процессов приема и переработки информации человеком определяют содержание некоторых принципов проектирования информационных моделей, а именно:

– соответствие информационной модели доминирующему оперативному образу;

– интегрирование сигналов в укрупненные оперативные единицы информации;

– учет последовательной организации внимания;

– максимальная разгрузка оперативной памяти;

– обеспечение предвидения ситуации и результатов своих действий;

– максимальное высвобождение внимания для принятия решения;

– минимизация нагрузки на долговременную память, особенно на процесс вспоминания;

– оптимизация дифференцированного восприятия сигналов;

– обеспечение разнообразия деятельности, достаточного для поддержания оптимального уровня активности (бодрствования);

– обеспечение человека эффективной обратной связью о результатах его управляющих воздействий.

Перечисленные инженерно-психологические принципы являются неформальными, – решать задачу проектирования информационных моделей необходимо с учетом конкретных условий и взаимосвязей всех компонентов операторской деятельности.

Создание благоприятных условий пребывания оператора на рабочем месте (факторов рабочей среды) проектируемого объекта основывается на знании: 1) физиолого-гигиенических и психофизиологических особенностей профессиональной деятельности на действующих объектах-аналогах; 2) психологических и физиологических механизмов воздействия факторов рабочей среды; 3) возможных средств и методов защиты человека от неблагоприятного воздействия экстремальных значений факторов рабочей среды с учетом конструктивных и эксплуатационных особенностей конкретного рабочего места на проектируемом объекте.

При проектировании рабочей среды следует учитывать, что воздействие факторов внешней среды может не только быть причиной нарушения функционального состояния и уровня работоспособности оператора, но и влиять в качестве физических помех на рабочую деятельность. Например, высокий уровень шума или низкая освещенность пульта управления могут создавать эффект маскировки полезного сигнала.

Неблагоприятное влияние факторов обитания определяется интенсивностью и продолжительностью их воздействия. При проектировании среды обитания следует учитывать наличие кумулятивных эффектов влияния некоторых факторов, когда нарушение функционального состояния наступает после многократных их воздействий.

Учет факторов рабочей среды при проектировании СЧМС должен производиться с ориентацией на существование четырех уровней решений («Введение в эргономику», 1974).

Первый уровень определяет величины параметров, оптимальных для работы человека (нормативы коммунальной гигиены) – при неопределенно долгом действии факторов не возникает функционального напряжения механизмов компенсации.

Второй уровень – эксплуатационные нормы (на которые ориентируются при проектировании СЧМС); предполагается определенное функциональное напряжение механизмов компенсации при ограниченном сроке пребывания человека в данных условиях (с учетом многократного воздействия).

Третий уровень – предельно-допустимые нормы, которые используются при эпизодическом пребывании человека в экстремальных условиях с учетом возможности временного снижения уровня работоспособности.

Четвертый уровень определяет предельно переносимые величины факторов, при которых обеспечивается жизнь человека при минимальной трудовой деятельности; этот уровень используется только для аварийных ситуаций.

Способы защиты от неблагоприятных факторов в зависимости от конкретной ситуации могут быть активными (воздействие на источник неблагоприятного фактора, его ликвидация) и пассивными (изоляция источника неблагоприятных факторов от среды, где находится человек, использование индивидуальных средств защиты –спецодежды и спецснаряжения, ремней безопасности, индивидуальной вентиляции, шумозащитных шлемов и т.п.). Недостатком индивидуальных средств защиты является возможное ограничение подвижности оператора, воздействие дополнительной тяжести и т.п. Поэтому при проектировании условий рабочей среды следует сочетать разные способы защиты оператора от неблагоприятных факторов.

В процессе проектирования рабочего места оператора необходимо предусмотреть решение следующих основных задач:

– выбор целесообразного рабочего положения (сидя, стоя);

– размещение СОИ и ОУ с учетом их важности и частоты использования, логики процесса управления, обеспечения досягаемости и обзора элементов рабочего места;

– конструктивное оформление рабочего места в соответствии с принципами и требованиями его функционального соответствия психологическим, физиологическим, антропологическим особенностям и возможностям человека;

– соответствие информационных потоков (их объема, формы, скорости подачи и т.д.) возможностям человека по приему и переработке информации;

– обеспечение условий для кратковременного отдыха операторов в период кратковременных перерывов в работе;

– обеспечение функциональных связей между операторами.