Общая характеристика эргономических исследований и их методов

Методологической базой эргономики является системный под­ход. На его основе возможно использование в эргономическом исследовании методов различных наук, на стыке которых возни­кают и решаются качественно новые проблемы изучения систем «человек — машина». При этом происходит определенная транс­формация используемых методов, приводящая к созданию новых методических приемов исследования.

В эргономике используются методы исследования, сложившиеся в социологии, психологии, физиологии и гигиене труда, функцио­нальной анатомии, кибернетике, системотехнике и др. При этом главной проблемой являются координация различных методичес­ких приемов при решении той или иной эргономической задачи и синтез полученных с их помощью результатов.

Эргономический подход к изучению и оптимизации деятельности имеет свою специфику. В методическом отношении это выража­ется в следующих принципиальных положениях. Во-первых, на­правленность эргономики на проектирование деятельности и ее компонентов требует применения не только экспериментальных, но и априорных проектировочных методов. Во-вторых, использо­вание в эргономике обобщенных показателей активности, напря­женности и комфортности деятельности предполагает применение процедур получения интегральных критериев на основе системы частных показателей. В-третьих, эргономическое исследование или оценка должны быть всегда системными, что осуществимо лишь при одновременном использовании различных методов, отра­жающих взаимосвязи между компонентами и основными свойст­вами системы «человек — машина».

Из перечисленных методических особенностей вытекает опре­деленная стратегия выбора методов для решения конкретных эргономических задач.

Методы исследования в эргономике условно могут быть разде­лены на две группы: аналитические (или описательные) и экспе­риментальные. В большинстве исследований они тесно переплетены между собой и применяются одновременно, дополняя и обогащая друг друга.

Практически любая эргономическая проблема возникает в ре­зультате переформулировки реальных задач. Поэтому каждая встающая перед эргономикой практическая задача подлежит, в первую очередь, анализу с точки зрения выявления специфики влияния человеческого фактора в заданных условиях. Умение ква­лифицированно анализировать производственную деятельность (производительность труда, передовой опыт, условия труда, брак, текучесть кадров, характерные ошибочные действия работающих людей, травматизм и др.) является непременным условием про­фессиональной деятельности специалиста в области эргономики. Любое эргономическое исследование должно начинаться с ана­лиза деятельности человека и функционирования системы «чело­век— машина». Его целью является определение места человека в решении задач, для которых предназначена изучаемая система, об­щая психофизиологическая характеристика деятельности человека в ней, выявление структуры человеческих факторов, влияющих на эффективность работы системы в целом и ее частей.

В зависимости от конкретной задачи цель такого анализа мо­жет быть различной. Если предстоит проводить экспериментальные исследования, то анализ нужен главным образом для выбора адекватной модели деятельности или отдельных типовых дейст­вий, а также для определения конкретных задач эксперимента. Если требуется провести экспертизу системы «человек-—машина», то целью анализа будет выявление тех компонентов системы, по которым должна производиться эргономическая оценка. При раз­работке критериев и методов профессионального отбора анализ будет направлен на выявление свойств личности, существенно влияющих на качество выполнения деятельности.

Усовершенствование конструкции машины (технического сред­ства) с целью наиболее полного учета в ней возможностей и особенностей работающего человека предполагает, во-первых, точ­ное знание причин неудовлетворенности существующей конструк­цией с точки зрения эргономики, во-вторых, ясное представление о том, в каком направлении следует ее модифицировать. Ответы на эти вопросы можно получить, если в ходе предварительного анализа деятельности вскрыты недостатки в организации взаимо­действия человека и машины и определены требования, которые данный вид деятельности предъявляет к реализующим ее техни­ческим средствам и психофизиологическим свойствам человека. В идеальном случае результатом аналитического этапа должно явиться решение принципиальных эргономических вопросов усо­вершенствования существующего и проектирования нового техни­ческого средства.

На аналитическом этапе эргономического исследования оказы­ваются полезными многие современные методы проектного анали­за, которые удачно обобщены английским ученым Дж. К. Джонсом [26]. Большинство из них являются результатом «спонтанного» — выполненного инженерами или руководителями работ — психоло­гического анализа деятельности наиболее талантливых проекти­ровщиков и целых коллективов, добившихся выдающихся успехов в создании современных технических средств.

Предварительный функционально-структурный анализ деятель­ности служит обоснованию цели, которой будут посвящены после­дующие эргономические исследования. Ссылка на общепринятое мнение о значимости определенной проблемы нередко приводит к постановке ложных целей, не оправданных действительным положением вещей. Переход к экспериментальному уровню ана­лиза плодотворен лишь тогда, когда почва для эксперимента под­готовлена детальным описанием всей совокупности факторов, име­ющих прямое или косвенное отношение к исследуемой эргономической проблеме.

Постановка эксперимента предполагает проверку истинности выдвинутой гипотезы или системы гипотез, которые в эргономике в каждом отдельном случае отражают определенные представле­ния о характере связи и взаимодействий некоторой группы фак­торов. Выдвижение и обоснование гипотез должно осуществляться в ходе предварительного анализа проблемы.

Решение поставленных в ходе предварительного анализа задач осуществляется в ходе экспериментального исследования. Много­образны типы экспериментальных ситуаций и конкретных методи­ческих приемов, используемых в эргономической практике. Кон­кретное содержание некоторых из них будет подробно рассмотрено ниже. Следует подчеркнуть, что эксперимент в эргономике обла­дает рядом черт, существенно отличающих его от проведения исследования на аналитическом уровне и от традиционного лабо­раторного эксперимента.

Прежде всего использование экспериментального метода на­правлено на выявление таких особенностей организации взаимо­действия человека с техническими средствами, которые не обнаруживаются непосредственно в процессе анализа. В обычных производственных условиях к человеку зачастую предъявляются достаточно низкие требования, и имеющиеся недостатки техничес­кого устройства легко компенсируются им. В этой связи важным методическим приемом является усложнение деятельности (поста­новка дополнительных задач, моделирование аварийной ситуации и др.) как эффективный способ выявления преимуществ одного среди нескольких вариантов технического средства в срав­нительных исследованиях [27]. Выполнение вторичной (или до­полнительной) задачи одновременно с выполнением основной деятельности, подлежащей оценке, используется для регистрации резервного времени, под которым понимается избыточное время (сверх минимально необходимого), которым может располагать человек-оператор для предотвращения отклонения регулируемого параметра за допустимые пределы [45]. В свою очередь, величина резервного времени, меняющаяся в зависимости от уровня моби­лизации человека-оператора, служит одним из прогностических показателей, на основании которого предсказывается, при какой степени усложнения деятельности надежность работы человека-оператора резко упадет [66].

При организации экспериментальных эргономических исследо­ваний необходимо учитывать, что на результаты деятельности испытуемых оказывает влияние присутствие экспериментатора, его установка и ожидания. Не случайно проблема «экологической валидности» лабораторных исследований (возможность проециро­вания лабораторных результатов в ситуации «реальной жизни»), первоначально поставленная в области социально-психологичес­ких исследований, стала предметом пристального внимания и в эргономике.

Невозможность прямого перенесения данных, полученных в ла­бораторных условиях, на реальные ситуации связана главным об­разом с тем, что в первом случае испытуемые действуют под влиянием специфических мотивов, которые теряют свою силу едва испытуемый покидает стены лаборатории. Так, например, человек соглашается участвовать в эксперименте, надеясь получить ква­лифицированную оценку своих способностей, а этот мотив может не иметь значения в его профессиональной деятельности. Другими мотивами, которые побуждают и регулируют деятельность испы­туемых в лабораторном эксперименте, могут быть стремление помочь науке или просто получить вознаграждение. Конечно, эти мотивы не специфичны исключительно ситуациям лабораторного исследования, но нельзя упускать из виду то обстоятельство, что схожая по своей операционной структуре деятельность в условиях лабораторий и в ситуациях «реальной жизни» может определяться различными мотивами. Поскольку характер мотивации является определяющим в регуляции деятельности, генерализация резуль­татов лабораторных исследований без учета специфики мотива­ционного фактора сплошь и рядом приводит к недоразумению. Так, например, введение оценочной обратной связи без подкрепления материальными стимулами не дало ожидаемого эффекта в усло­виях промышленного производства (по программе «Пульсар», реализованной на одном из львовских заводов), хотя в лаборатор­ных исследованиях было показано значимое влияние этого факто­ра на эффективность деятельности. По-видимому, оценочная обрат­ная связь оказывала регулирующее воздействие на протекание деятельности испытуемых в лабораторной ситуации в том случае, когда она была обеспечена достаточно сильным мотивационным фоном, формируемым в эксперименте. Сама по себе оценочная обратная связь без соответствующей мотивации не оказывает сколь-нибудь заметного воздействия. Перенос результатов подоб­ных экспериментов на реальные производственные ситуации воз­можен только после соответствующей тщательной интерпретации полученных данных, включающей и учет специфики мотивации испытуемых.

Ограничения, которые накладывают лабораторные условия, определяют все возрастающий интерес исследователей к проведе­нию экспериментов непосредственно в производственных условиях. Однако и эти эксперименты не свободны от недостатков. Часть из них связана с действием социально-психологических факторов. Поскольку логика экспериментального анализа требует сравнения выполнения задания в условиях действия независимой переменной (гипотетической причины ожидаемого эффекта) и ее отсутствия, то в экспериментальных исследованиях используют, как правило, экспериментальную и контрольную группы испытуемых. В произ­водственных условиях изоляция одной группы людей от другой затруднена. В результате этого контрольная группа может всту­пать в соревнование с эксперименатальной, и как следствие этого маскируется влияние исследуемого фактора (подобные явления наблюдались в известных хоуторнских экспериментах). Может сложиться другая ситуация — деятельность контрольной группы может ухудшиться в связи с тем, что ее члены будут чувствовать себя ущемленными отсутствием тех нововведений (как правило, привлекательных), которые изменяют условия труда эксперимен­тальной группы. Знание о существовании таких факторов, как соревнование или деморализация контрольной группы, помогает избежать поспешных выводов на основании поверхностного срав­нения результатов контрольной и экспериментальной групп.

Все сказанное выше говорит об опасности недооценки роли взаимодействия исследователя с изучаемым объектом и о необхо­димости проработки социально-психологического обеспечения исследований трудовой деятельности.

До настоящего времени четкая классификация методов иссле­дования в эргономике отсутствует. Сложность разработки такой классификации связана с тем, что она должна охватить все сферы исследований эргономики, которые еще окончательно не оформи­лись и продолжают достаточно быстро расширяться. Проблема классификации методов в эргономике аналогична той, с которой столкнулся Б. Г. Ананьев, предпринявший попытку создания ори­ентировочной классификации методов исследования современного человекознания [4].

Определенная модификация указанной классификации приемле­ма и для эргономики.

Входящие в первую группу методы условно называют органи­зационными. К ним, прежде всего, относится система методологи­ческих средств, обеспечивающих комплексный подход к исследова­нию. Комплексный подход реализуется на протяжении всего меж­дисциплинарного исследования, а его эффективность определяется по конечным результатам такового. Методическая основа комп­лексных исследований лишь начинает разрабатываться. Характер­ной чертой междисциплинарных исследований является не синтез результатов, полученных на основе независимых исследований, а организация такого исследования, в ходе которого синтезируются представления различных дисциплин [2]. «Программа комплекс­ного междисциплинарного исследования определяется общностью изучаемого объекта и разделением функций между отдельными дисциплинами, периодическим сопоставлением данных и их обоб­щением, главным образом касающихся связей и взаимосвязей между явлениями разного рода...» [4, с. 302].

Несмотря на неразработанность конкретных путей решения этих задач сама их постановка оказывает позитивное воздействиена конкретные эргономические исследования, заостряя внимание эргономистов на вопросах разработки адекватной стратегии про­ведения исследований и средств ее реализации.

Вторую группу методов составляют существующие эмпиричес­кие способы получения научных данных. К этой группе относятся наблюдение и самонаблюдение; экспериментальные методы (лабо­раторный, производственный, «формирующий» эксперимент), диаг­ностические методики (различного рода тесты, анкеты современ­ных типов, социометрия, интервью и беседы); приемы анализа процессов и продуктов деятельности (хронометрия, циклография, профессиографическое описание, трудовой метод, оценка изделий и т. д.); моделирование (предметное, математическое, кибернети­ческое и т. д.).

Третью группу методов составляют приемы обработки данных. К этим методам относятся различные способы количественного и качественного описания данных.

Наконец, в четвертую группу методов входят различные спосо­бы интерпретации полученных данных в контексте целостного описания деятельности человеко-машинных систем.

Наиболее обширной и разработанной является вторая группа методов, внутри которой в зависимости от целей и характера исследований можно выделить целый ряд конкретных методичес­ких процедур.

В эргономике применяются экспериментальные методы изучения динамики различных физиологических функций [22]. Характерной чертой является широкое использование электрофи­зиологических методик: 1) электроэнцефалография (ЭЭГ)—за­пись электрической активности мозга, которая позволяет получить ряд характеристик деятельности нейронных ансамблей головного мозга в естественных условиях; электромиография (ЭМГ)— запись потенциала действия мышц, которая является чувствительным показателем включения в динамическую связь или статическую работу определенных мышечных групп и играет важную роль при оценке состояния мышечного тонуса (незаменима при исследова­нии позы и рабочих движений); регистрация кожно-гальванической реакции (КХР)—изменение разности потенциалов кожи, которое является весьма чувствительным показателем эмоционального сос­тояния человека; электрокардиография (ЭКГ) —запись электри­ческой активности сердца — является надежным индикатором состояния сердечно-сосудистой системы; электроокулография (ЭОГ) —запись потенциала, возникающего при повороте глазного яблока, использующаяся как объективный показатель перемещения взора человека при рассматривания какого-либо объекта. Регистрация биоэлектрических процессов позволяет определять и количественно характеризовать малодоступные для непосредствен­ного наблюдения функциональные сдвиги в организме человека, происходящие под воздействием самых разнообразных изменений окружающей среды.

Метод комплексной регистрации психофизиологических функ­ций, который называют еще полиэффекторным методом, исполь­зуется в эргономике для изучения различных по содержанию и сложности видов человеческой деятельности. Большое распростра­нение этот метод получил при изучении функциональных состоя­ний человека. Ценность данного метода состоит в возможности одновременной регистрации многих психофизиологических пара­метров, позволяющий дать целостное представление о работе основных функциональных систем организма.

В эргономических исследованиях находят применение методы биомеханики: ускоренная киносъемка, циклография, кино-цикло­графия, электрическая тензометрия — изменение электрических свойств датчиков, наложенных на деформируемые человеком части технических средств, электрическая регистрация механических величин с помощью датчиков угловых перемещений, опорных ди­намографов и др. [9, 28]. С их помощью дается характеристика двигательной активности человека с точки зрения эффективности работы различных звеньев опорно-мышечного аппарата.

С целью изучения условий, в которых протекает производствен­ная деятельность человека, в эргономике широко используются методы описания микроклиматических условий — температурного режима, влажности и т. д., методы измерения и оценки интенсив­ности облучения в диапазоне радиочастот, методы измерения уров­ня шума и определения его частотного состава, методы измерения и оценки вибрации, методы определения содержания пыли в воз­духе, методы определения токсических веществ в воздухе, методы световых измерений и другие методы гигиены труда [65].

Для решения различных эргономических задач используется техника антропометрических исследований [30]. Широкое приме­нение находит соматография — технико-антропологический анализ положения тела и изменения рабочей позы человека, соотношения размеров человека и машины. Результаты этого анализа обычно представляются в графической форме. Соматография позволяет рассчитывать зоны легкой и оптимальной досягаемости, находить оптимальные способы организации рабочего места с учетом про­порциональных отношений между элементами оборудования и че­ловеком.

Сущность операционно-структурного описания трудовой дея­тельности, часто называемого алгоритмическим анализом, состоит в разложении трудовой деятельности на качественно различные составляющие, определении их логической связи между собой, порядка следования друг за другом и вычислении ряда показате­лей, имеющих определенный психофизиологический смысл [33]. Важное значение в эргономике имеют методы системно-структур­ного анализа деятельности, в частности специальные методы функ­ционально-структурного и микроструктурного анализа [38, 39]. В методический арсенал эргономики входят многие психофизио­логические методики: измерение времени реакции, существующие во многих вариантах (простой сенсорной и моторной реакции, реакции выбора, реакции на движущийся объект и т. д.); психофизические методики (определение порогов и динамики чув­ствительности в различных модальностях); психометрические ме­тоды исследования перцептивных, мнемических, когнитивных процессов и личностных характеристик.

Используемые в эргономике социометрические методы иссле­дования межличностных отношений позволяют решить целый ряд актуальных вопросов: установить факт предпочтения или уста­новку, выраженную индивидом в отношении других членов группы или коллектива в определенных ситуациях, описать положение индивида в группе так, как оно представляется самому субъекту, и сопоставить это с реакциями других членов группы, выразить взаимоотношения внутри сравниваемых групп с помощью фор­мальных методов [56]. Одной из наиболее распространенных ме­тодик исследования совместимости членов малых групп является гомеостатическая методика, которая нашла применение в проек­тировании групповой оперативной деятельности [23].

Проведение эргономических исследований требует создания адекватных методов количественной оценки качества продукции. С этой целью в эргономике используется неметрическое и метри­ческое шкалирование — измерение, под которым понимают «упо­рядочение множества свойств реальных объектов (предметная область) относительно множества знаков (область модели) посред­ством правила упорядочения (f), позволяющего изоморфно отобра­зить элементы и отношения между ними в предметной области через элементы и отношения между ними в области модели» [61, с. 154]. В качестве результата шкалирования получают формаль­ную модель — шкалу, которую можно применять как аналитиче­ский инструмент.

Различают номинальные, порядковые, интервальные и пропор­циональные шкалы. Номинальная шкала основывается на прида­нии знаков объектам. Она строится как классификация исследуе­мых объектов по наличию или отсутствию определенного признака в пределах двух или более категорий наблюдения (размерностей признака). При построении порядковой шкалы кроме отношения равенства и неравенства учитывается еще и порядок, т. е. интен­сивность проявления определяемого признака. Обладая всеми перечисленными свойствами охарактеризованных выше шкал, шка­ла интервалов характеризуется тем, что расстояние между двумя точками на континууме может быть точно задано и благодаря этому возможно оценить величину интервалов (температурная шка­ла Цельсия, стандартизованные шкалы для психологических тестов и др.). Пропорциональным шкалам присущи все свойства описан­ных шкал. Кроме того, они обладают еще натуральной или абсо­лютной нулевой точкой, благодаря чему можно сопоставлять сум­мы, разности, произведения и частные, а также устанавливать соотношения между шкальными оценками.

В эргономике находят применение шкалы оценок, которые слу­жат вспомогательным средством при вынесении суждений о степе­ни выраженности признака того или иного явления. «Оценка представляет собой измерение, если последнее понимается как сравнение количественной стороны признака с некоторым мас­штабом. Шкалы оценок следует считать таким масштабом, если различные судящие выносят по одному и тому же признаку сов­падающие в большой мере оценки и суждение надежно» [61, с. 211]. Особое значение шкалы оценок для эргономики состоит в том, что с их помощью легче сделать вывод о выраженности комплексных признаков. Метод экспертной оценки используется в эргономике для оценки компоновки пультов управления, средств отображения информации и других объектов [68], когда приме­нение расчетных и экспериментальных методов затруднено.

Эргономика использует и способствует дальнейшему развитию методов кибернетики, которая в понятие оптимизации включает требования оптимального управления деятельностью человека в сложных человеко-машинных системах [12, 87, 88]. Много обще­го имеют методы эргономики и бионики. Методы разработки количественно-обоснованных рекомендаций по принятию опти­мальных решений также входят в методический арсенал эргоно­мики. Привлечение методов теории автоматического регулирова­ния, теории информации, теории массового обслуживания и других к исследованию и проектированию систем «человек-ма­шина» побуждает уделять все больше внимания обоснованию при­менимости используемых подходов, выявлению их принципиаль­ных возможностей и адекватности специфике решаемых задач [64].

Использование методических средств системотехники, связан­ных с макропроектированием сложных систем, т. е. с выбором и организацией функций и структуры в целом, во многом опреде­ляет формирование эргономики как проектировочной дисциплины [1, 87, 88]. Разрабатываются общие методологические подходы к решению основных задач эргономического проектирования, явля­ющегося составной частью общего проектирования системы «чело­век— машина», цель которого состоит в обосновании выдвигаемых эргономических требований, их реализации в виде свойств проек­тируемой системы и экспертизы результатов проектных решений [14, 24, 29, 35, 41, 42]. В основе рационального эргономического проектирования лежит проектирование деятельности человека (группы людей), разработка методов которого представляет одну из наиболее сложных задач. Решение поставленных задач возможно при условии создания системы методов, так как ни один из методов не является универсальным, пригодным для анализа всех аспектов проблемы проектирования деятельности. При этом взаимодополняемость и взаимодействие методов не сни­мают необходимости определения ведущего метода в зависимости от целей и задач конкретных исследований [17].Как было показано выше, используемые в эргономике методы многообразны, и даже в специальном пособии не представляется возможным дать подробное описание каждого из них. Специаль­ное внимание будет уделено методам наблюдения и опроса, изуче­ния исполнительной и познавательной деятельности человека, оцен­ки функциональных состояний, моделирования и использования ЭВМ в эргономических исследованиях.