Физиологическая характеристикадеятельности оператора

Формирование рассмотренных психологических составляющих деятельности обеспечивается сенсорно-перцептивными, мнемическими и интеллектуальными процессами, которые выступают как различные формы субъективного отражения реальной действительности. Материальным субстратом этих психических процес­сов являются нервные процессы, изучаемые физиоло­гией. Поэтому их исследование предполагает анализ не только отношений образа к его объекту, не только дина­мики отражения и его регулирующей роли в деятельно­сти, но и отношения отражения к его носителю — моз­гу, а следовательно, и к нервным процессам.

Нейрофизиологической основой деятельности яв­ляется функциональная система, теория которой раз­работана П.К. Анохиным [6]. Функциональная система представляет собой динамически формирующуюся организацию, которая избирательно объединяет разно­родные центральные и периферические аппараты на основе их взаимодействия для получения полезного для организма результата. П.К. Анохин, изучая поведение живых организмов, установил факт обратной аффе-рентации о достигнутом конечном приспособлении эффекта. Это дало возможность рассматривать фун­кциональную систему как замкнутое физиологическое образование с непрерывной обратной информацией об успешности данного приспособительного действия.

Рис. 4.7. Функциональная система (по П.К. Анохину):

А- афферентный синтез; ОА- обстановочная

афферентация; ПА- пусковая афферентация; Б- принятие

решения; В- формирование акцептора результатов

действия и афферентной программы самого действия;

Г- Д- лолучение результатов действия и формирование

обратной афферентации для сличения полученных

результатов с запрограммированными.

Функциональная система имеет следующие узловые механизмы (рис. 4.7).

A. Афферентный синтез. Здесь происходит обработка наиболее важной информации для принятия решения. Главное в афферентном синтезе принадлежит мотивационному возбуждению, т. е. информации, отражающей в
данный момент потребность организма. Только после афферентного синтеза рождается намерение к действию.

Б. Принятие решения с одновременным формированием ак­цептора результатов действия.

B. Формирование программы действия.

Г. Реализация принятого решения в виде поведенческого акта.

Д. Сличение при помощи обратной афферентации параметров результата совершенного действия с параметрами, отраженными в акцепторе результатов действия.

Главное значение в рассмотренной схеме поведен­ческого акта придается механизму, обеспечивающемусличение заданного результата с реально полученным. В процессе осуществления этого акта происходит от­работка всей информации, поступающей в органы чувств от различных рецепторов. В него включается: мотивационное возбуждение, отражающее доминиру­ющую в данный момент потребность; обстановочная афферентация (ОАнарис. 4.7), способствующая удов­летворению мотивации; извлечение из памяти резуль­татов прошлого опыта и так называемый пусковой стимул (ПС). Мотивационное возбуждение играет ре­шающую роль в формировании цели (или задачи) дей­ствия.

Теория функциональной системы открывает новые пути в изучении нейрофизиологических основ психи­ческих процессов. Смысл их состоит в том, чтобы ис­следовать не сами по себе изолированно взятые не­рвные процессы, а их организацию, системное строение [6].

На основе рассмотренного выше психологическо­го анализа деятельности и теории функциональной системы разработана общая структура психологичес­кой системы деятельности (рис. 4.8).

Показанная на рис. 4.8 схема отражает реальные психологические процессы, побуждающие, программи­рующие, регулирующие и реализующие деятельность. Она позволяет рассматривать совокупность психичес­ких явлений, реализующих деятельность, в их взаимо­связи, как систему. Психологическая система деятель­ности включает ряд функциональных блоков (мотивов и целей профессиональной деятельности, принятия решения, программы деятельности и др.), выделенных в качестве ее основных компонентов на том основа­нии, что отражаемые в них структуры являются основ­ными компонентами реальной деятельности.

Однако несмотря на это, все блоки психологичес­кой системы деятельности теснейшим образом взаи­мосвязаны и выделение их производится лишь в целях психологического исследования деятельности. Важ­нейшим требованием такого исследования является изучение системы деятельности в развитии. Это позво­ляет использовать данную систему для решения задач,-связанных с повышением эффективности трудовой деятельности и профессионального обучения.

Рис. 4.8. Психологическая система деятельности.

Реализация этого положения возможна на исполь­зовании концепции системогенеза деятельности, со­гласно которой процесс освоения профессиональной деятельности не является аддитивным в том смысле, что сначала формируются одни ее составляющие (бло­ки), затем другие. Деятельность как бы «закладывается вся целиком», но вначале в неразвитой форме. В даль­нейшем ее составляющие развиваются неравномерно. При этом развитие любой из них на каком-либо этапе овладения деятельностью достигает лишь того уровня, который является для данного этапа достаточным (а не обязательно максимальным, как иногда считают). Ина­че говоря, развитие каждой из этих составляющих подчиняется развитию системы в целом [202].

В заключение отметим, что в деятельность человека так или иначе вовлекается не только нервная система, но и весь его организм: мышечная, дыхательная, крове­носно-сосудистая система и т. д. Функциональная сис­тема организует и регулирует функционирование всех органов тела, подчиняя их основной задаче деятельно­сти. Наряду с этим во всех функциях организма так или иначе проявляются все ее свойства. Поэтому регистра­ция, например, пульса, артериального давления, дыха­ния, мышечного напряжения и т. д. дает ценные сведе­ния для понимания психологических особенностей деятельности и ее нейрофизиологических основ. Поэто­му эти показатели широко используются и при прове­дении инженерно-психологических исследований.

На основании сказанного следует, что физиологи­ческая характеристика труда оператора предполагает также рассмотрение особенностей функционирования различного рода внутренних органов человека в про­цессе его деятельности, анализ происходящих в этих органах изменений под влиянием условий труда. «Как бы различны ни были отдельные виды полезного тру­да, или производственной деятельности, —- писал К. Маркс, — с физиологической стороны это — фун­кции человеческого организма, и каждая такая функ­ция, каковы бы ни были ее содержание и ее форма, по существу есть затрата человеческого мозга, нервов, мускулов, органов чувств и т. д.» [23].

В приведенном высказывании речь в первую оче­редь идет о затратах мозга и нервов. И это не случайно. Согласно современным представлениям, физиоло­гические основы трудовой деятельности базируются на деятельности центральной нервной системы (ЦНС), обеспечивающей координацию всех органов.

Основными процессами, с помощью которых ЦНС осуществляет координирующие функции, являются воз­буждение и торможение. Возбуждение — деятельное состояние нервных клеток, продуцирующих нервные импульсы к соответствующим органам, тканям или дру­гим нервным клеткам. С помощью импульсов возбуж­дения ЦНС и осуществляет свою функцию высшего распорядителя и организатора всей деятельности орга­низма. Движущей силой процесса возбуждения являет­ся энергия химических веществ, которая используется для его обеспечения. Энергетическое обеспечение про­цессов возбуждения ограничено некоторыми рамками, которые определяют предел работоспособности чело­вечка. Этот предел даже для одного человека является величиной переменной и может меняться в зависимо­сти от конкретных условий труда оператора.

Торможением называется процесс активного умень­шения деятельности нервных клеток. Торможение, раз­вивающееся в функционирующих нервных клетках, может оказывать как положительное, так и отрицатель­ное влияние на деятельность оператора. Так, например, оно может быть охранительным по характеру (при утом­лении), предотвращая тем самым нервные клетки от перенапряжения, спасая их от труднообратимых состо­яний. При монотонной работе, при работе в режиме ожидания сигнала торможение может привести к не­желательным явлениям, например, к потере бдительно­сти, снижению уровня готовности к экстренным дей­ствиям.

Процесс торможения всегда находится под конт­ролем сознания. Во время трудовой деятельности че­ловек может волевым усилием продолжать выполне­ние работы, несмотря на нарастающее чувство усталости, сигнализирующее ему о потребности в от­дыхе. Однако продолжение работы требует энергети­ческого обеспечения, поэтому человеческий организм начинает использовать энергетические вещества, пред­назначенные для других целей. Такое положение но­сит название нейрофизиологического конфликта.

Длительные и частые нейроконфликты являются крайне нежелательными для организма, они меняют характер многих физиологических процессов. Требуе­мый уровень работоспособности осуществляется при этом за счет процессов, менее выгодных энергетически и функционально. Например, в сердечно-сосудистой системе обеспечение необходимого кровоснабжения органов осуществляется не за счет преимущественного увеличения силы сердечных сокращений, а за счет воз­растания их частоты [75, 149]. Это приводит к истоще­нию резервных возможностей организма. Вот почему, например, работа оператора в режиме ожидания сиг­нала, несмотря на ее кажущуюся легкость, требует по­стоянных волевых усилий для ограничения процесса торможения. Это является причиной нейроконфликтов, поэтому такая деятельность с физиологической точки зрения является тяжелой и трудной. Чтобы избежать этого, конструктору следует руководствоваться прин­ципом «активного оператора» [212], суть которого зак­лючается в выходе работающего за пределы исход­ных целей, в отличие от приспособительности как ограничения действий субъекта узкими рамками задан­ного.

Работоспособность оператора не является посто­янной на протяжении рабочего дня. Можно выделить три фазы работоспособности (рис. 4.9).

Рис. 4.9. Динамика работоспособности человека на

протяжении рабочего дня: I— период врабатываемости;

II — период устойчивой работоспособности; III — период

утомления.

Первая фаза представляет собой период врабатываемости, который может продолжаться от нескольких минут до часа. Он характеризуется постоянным повышением всех пока­зателей работы оператора (уменьшение ошибочных действий и времени выполнения им работы, повыше­ние точности действий и стабильности результатов работы). Физиологическое содержание этого периода сводится к формированию рабочей доминанты. Доми­нанта характеризуется тем, что нервные центры, регу­лирующие рабочие функции организма, постепенно объединяются в единую функциональную систему. Период врабатываемости (особенно в условиях работы за пультом управления) характеризуется особенно высоким нервно-психическим напряжением.

Второй фазой является период оптимальной рабо­тоспособности. Он характеризуется относительно ста­бильными, наилучшими для данных условий результа­тами работы оператора. Продолжительность этого периода зависит от степени тяжести и напряженности работы, степени тренированности и других личных качеств оператора. Для большинства видов оператор­ской деятельности этот период составляет 3 — 4 часа.

Третьей фазой работоспособности является пери­од утомления. Этот период обусловлен истощением энергетических возможностей работающих органов и развитием процесса торможения работоспособность оператора постепенно падает. В первую очередь сни­жается работоспособность органов и систем, непосред­ственно обеспечивающих выполнение данной деятель­ности. Так, например, у операторов РЛС прежде всего развивается утомление зрительного анализатора, у ра­дистов-операторов — слухового. У операторов, работа­ющих в режиме ожидания сигнала, в первую очередь нарушаются функции внимания. Начало активного раз­вития утомления должно совпадать с окончанием ра­бочего дня (рабочей смены) оператора.

Большое влияние на работоспособность оператора оказывает четкий ритм производственного процесса. Это имеет особенно большое значение в тех случаях, когда активная работа оператора непрерывна по ха­рактеру. Если же такая работа прерывается, то вхож­дение в работу (период врабатываемости) повторяется каждый раз. В результате неэкономичности работы и повышенного нервно-психического напряжения в пе­риод врабатываемости падает общий уровень работос­пособности и быстрее наступает утомление.

Устранение вынужденных перерывов — не един­ственное средство сделать работу ритмичной и снизить тем самым утомление. Другим проявлением ритмично­сти является работа без рывков, без замедления и ус­корения ее темпа. Признаком ритмичности является стабильность времени выполнения однотипных зада­ний за пультом управления. Опыт показывает, что у более подготовленных операторов стабильность значи­тельно выше, чем у менее подготовленных. Умение равномерно расходовать психофизиологические ресур­сы организма является одним из признаков професси­ональной выносливости, а следовательно, и более эф­фективной работы.

Оценка стабильности может проводиться с помощью дисперсии времени выполнения однотипных заданий. Кроме того, для определения степени неритмичности может использоваться коэффициент неритмичности К_нр, определяемый по формуле

(4.2)

где т_тах и T_min — соответственно максимальное и мини­мальное значения времени выполнения однотипного задания; т_оп — среднее значение этого времени.

В специально проведенном эксперименте операто­ры выполняли функции управления АСУ. В соответствии с установленными нормативами результаты их подго­товленности оценивались по четырехбалльной системе. Затем для каждой из групп операторов по формуле (4.2) определялось значение коэффициента неритмичности. У операторов, получивших отличную оценку, значение К_нр оказалось равным 0,47; у операторов, работа кото­рых была оценена «удовлетворительно», значение К_нр гораздо больше и равно 0,69%. Эти данные показывают, что величина К_нр действительно может характеризовать способность оператора к эффективной и производитель­ной работе. Это обстоятельство должен учитывать кон­структор, рекомендующий оптимальный режим труда и отдыха операторов создаваемой СЧМ.

Рассматривая физиологическую характеристику труда оператора, необходимо остановиться и на влия­нии операторской деятельности на организм человека. Определяющими здесь являются два фактора. Во-пер­вых, операторский труд связан, как правило, с повы­шенными нервно-психологическими перегрузками. Во-вторых, он характеризуется весьма ограниченной двигательной активностью. Сочетание этих двух фак­торов оказывает крайне неблагоприятное влияние на целый ряд физиологических функций. Это объясняет­ся следующим образом [76].

Нервно-эмоциональное напряжение приводит обыч­но к повышению энергетических затрат организма. В процессе длительного эволюционного развития сло­жились определенные механизмы реагирования орга­низма на внешнюю среду: нервно-психическое напря­жение вызывает мобилизацию всех ресурсов организма, ибо оно обычно предшествует и сопутствует активной мышечной работе (преследованию добычи, спасению от врага и т. д.). Эволюционно сложилось так, что организм человека, находящегося в состоянии нервно-психичес­кого напряжения, всегда был готов к интенсивной мы­шечной работе. Но оператор вынужден часами оставать­ся в одной, более или менее удобной рабочей позе, при минимальной физической активности и ограниченнос­ти поступающей информации. Многократное повторе­ние такой ситуации может привести к нарушениям как самой центральной нервной системы, так и регулируе­мых ею физиологических функций.

Особенно сильно страдает сердечно-сосудистая система. Проведенные исследования ряда операторс­ких профессий показывают, что в процессе работы за пультом управления увеличивается кровяное давление (особенно нижнее), частота сердечных сокращений, изменяется электрическая активность сердца. Проис­ходят также нарушения ряда эндокринных функций, которые также оказывают неблагоприятное влияние на сердечно-сосудистую систему (например, увеличивает­ся количество адреналина и сахара в крови). Обнару­жено, что все эти изменения тем больше, чем длитель­нее стаж работы человека на операторских профессиях.

Работа в условиях нервно-психического напряже­ния в сочетании с ограниченной двигательной активностью оказывает неблагоприятное влияние и на ряд дру­гих функций (эндокринную систему и обмен веществ, работу анализаторов, органов дыхания, пищеварения и др.). Такие изменения следует рассматривать как небла­гоприятное состояние всего организма, причем такое состояние бывает не эпизодически, а почти каждый рабочий день. Частое повторение таких состояний, ког­да многие физиологические функции организма повы­шаются выше нормы, приводит в ряде случаев к нару­шениям компенсационно-адаптационных механизмов, и в соответствии с этим могут возникнуть патологические (болезненные) состояния организма.

Для уменьшения этих нежелательных последствий операторского труда необходимо предусмотреть целый ряд специальных мероприятий. К ним прежде всего относится: разработка рациональных режимов труда и отдыха; введение в деятельность оператора определен­ной двигательной активности (например, производ­ственной гимнастики); правильное и своевременное питание с применением специально подобранных пищевых стимуляторов (например, виноградно-вита-минные смеси); проведение специальной тренировки операторов. Многие из этих вопросов должны решать­ся уже на стадии проектирования СЧМ.