Основы инженерной психологии
Предмет и задачи инженерной психологии. История развития психологии труда и инженерной психологии. Информационное взаимодействие между человеком и машиной. Система «человек – машина» (СЧМ). Деятельность оператора в СЧМ. Инженерно-психологические требования к организации рабочего места. Принципы проектирования системы «человек-техника».
В связи с развитием и усложнением техники возрастает значение человеческого фактора на производстве. Необходимость изучения этого фактора и учета его на этапе разработки новой техники и технологических процессов, при организации производства и эксплуатации оборудования привело к возникновению инженерной психологии. От успешности решения задач, направленных на конструирование систем «человек-машина» (СЧМ) с учетом особенностей и возможностей психомоторики человека, зависят эффективность и надежность эксплуатации создаваемой техники. Под СЧМ понимается система, включающая человека-оператора (группу операторов) и машину, посредством которой осуществляется трудовая деятельность. СЧМ является объектомизучения инженерной психологии. Термин СЧМ наиболее употребительный, хотя есть и другие: антропотехническая система, эргатическая и др.
Инженерная психологияесть научная дисциплина, изучающая закономерности процессов информационного взаимодействия человека и техники с целью использования их в практике проектирования, создания и эксплуатации СЧМ. Процессы информационного взаимодействия человека и техники являются предметом инженерной психологии. Конечной целью инженерной психологии является создание высокоэффективных СЧМ. Задача инженерной психологии состоит не в том, чтобы приспособить человека к машине, а как раз наоборот – изучив всесторонне психические возможности человека приспосабливать к нему вновь создаваемые машины. Человек рассматривается как интегральное звено системы. Там, где это не делается, никакой психологический отбор людей к деятельности и их профессиональная подготовка не могут себя оправдать.
Инженерная психология выделилась из психологии труда, как науки, изучающей психические процессы, состояния и свойства личности и их взаимосвязи с предметом и орудиями труда, с физической и социальной средой. Основная задача, стоящая перед психологией труда – профилактика утомления и переутомления, предупреждение производственного травматизма, повышение содержательности труда. Эта задача должна реализовываться совместно с другой основной задачей повышения эффективности труда человека.
Как самостоятельная научная дисциплина инженерная психология начала формироваться в 40-х годах 20 века. Психология труда возникла на рубеже XIX и XX вв. как дисциплина, изучающая организацию и управление трудовой деятельностью. Еще ранее пионером в этой области знаний явился великий русский ученый И.М. Сеченов, который первым поставил вопрос об использовании научных данных о человеке для рационализации трудовой деятельности. Он ввел понятие активного отдыха как лучшего средства повышения и сохранения работоспособности человека. И.М. Сеченов научно обосновал продолжительность 8-часового рабочего дня.
Идеи о необходимости комплексного изучения человека и технических устройств высказывались Д.И. Менделеевым уже в 1880 г. Он говорил о необходимости при конструировании воздухоплавательных аппаратов думать не только о двигателях, но и о человеке и пользоваться данными различных наук.
В 1882 г. русским метеорологом М.А. Рыхачевым был поставлен вопрос о психологической пригодности к летному делу. Он разработал перечень качеств, необходимых воздухоплавателю для управления летательным аппаратом: быстрота соображения, распорядительность, осмотрительность, внимательность, ловкость, сохранение присутствия духа.
Первая научная система организации трудовой деятельности была предложена в начале XX в. американским инженером, а впоследствии крупным бизнесменом Ф. Тейлором. Он считал, что рост производительности труда возможен лишь путем стандартизации методов, приемов, орудий труда. Ф. Тейлор предложил систему рационализации и управления производством, направленную на увеличение производительности труда через оптимизацию трудовых действий и интенсификацию трудового процесса. Важнейшим аспектом организации труда Ф. Тейлор считал стимулирование. Базовым принципом является принцип материальной заинтересованности. По мнению Ф. Тейлора, в производственной системе нет места благотворительности. Каждый труд должен иметь свою цену и оплачиваться соответственно ей (принцип разумного эгоизма).
Следует заметить, что собственно научное оформление, первые исследования получили в рамках психотехники в начале XX в. Термин «психотехника» был предложен в 1903 году немецким психологом В. Штерном, который попытался свои экспериментальные психологические разработки применить в условиях реальной трудовой деятельности. Например, он разработал наиболее оптимальную схему расположения букв на пишущей машинке с учетом времени реакции человека.
Организационное оформление психотехники в СССР приходится на 1921 г., когда по инициативе В.М. Бехтерева была созвана Первая Всероссийская конференция по научной организации труда и производства, а под руководством А.К. Гастева в Москве был создан Центральный институт труда. В 1927 г. создается Всероссийское психотехническое общество.
Однако к середине XX в. психотехническое направление в мировой психологии потеряло свою популярность. Выделились более конкретные направления, оформилась как самостоятельная область психология труда.
Отправной датой оформления психологии труда в СССР считается 1923 г., когда в МГУ впервые была организована лаборатория в связи с необходимостью разработки авиационных приборов и кабины самолета, появлением трамваев на электрической тяге, основное внимание уделялось работе по профессиональному отбору и др. Эти работы проводились под руководством С.Г. Геллерштейна, И.Н. Шпильрейна, Н.В. Зимкина и других ученых.
Исследования трудовой деятельности человека возобновились в 1960-х годах и появились новые имена: В.Н. Мясищев, К.К. Платонов, В.В. Чебышева, К.М. Гуревич, В.П. Зинченко, Е.А. Климов, Б.Ф. Ломов, Д.А. Ошанин, В.Д. Шадриков, А.А. Крылов и др.
В работах психотехников содержалось много фактического материала, представляющего интерес для современной инженерной психологии. Ее интенсивное развитие началось с 1959г., когда при Ленинградском государственном университете под руководством Б.Ф. Ломова, а несколько позже в Москве при НИИ автоматической аппаратуры под руководством В.П. Зинченко были созданы первые в стране научно-исследовательские лаборатории по инженерной психологии. Затем лаборатории и группы инженерной психологии создаются и в других организациях, в т.ч. в г. Минске в филиале ВНИИ технической эстетики. Психология труда явилась родоначальницей инженерной психологии.
Таким образом, ускоренное развитие комплексной механизации и автоматизации окончательно сформировало профессию оператора, т.е. специалиста, осуществляющего управление машинами, различными механизированными и автоматизированными системами и контроль за их работой. Если психология труда изучает в целом деятельность человека в производственных процессах, то инженерная психология изучает деятельность человека - оператора.
В начале развития инженерной психологии для нее была характерна так называемая механоцентрическая позиция, суть которой заключалась в том, что проблемы, связанные с повышением эффективности системы управления, решались исключительно за счет приспособления человека к машине при игнорировании особенностей, присущих оператору, который рассматривался в виде элементарного технического звена.
В настоящее время в инженерной психологии укрепилась так называемая антропоцентрическая позиция, для которой характерен интерес к специфике человеческой деятельности. Согласно антропоцентрической позиции вопросы проектирования и функционирования системы управления решаются в первую очередь в интересах человека-оператора и предполагают создание для него наиболее благоприятных условий труда.
Инженерная психология – одна из самых молодых отраслей психологической науки. Однако она является базой для изучения таких дисциплин по профилю подготовки студентов технического университета, как конструирование аппаратуры, станков, автомобилей и тракторов, техническая эксплуатация, экономика и организация производства, охрана труда и техника безопасности, оформление автомобильных трасс и др.
Ведущее место в СЧМ занимает человек-оператор. Профессия оператора является в условиях научно-технического прогресса одной из наиболее массовых. Это дает основание многим авторам называть ее профессией века. Содержание функций человека в СЧМ составляют информационные процессы передачи, переработки, хранения и реализации информации, а информационное взаимодействие между человеком и машиной составляет, как отмечали ранее, предметом инженерной психологии. Под информацией понимаются любые изменения в управляемом процессе, отображаемые на средствах информации пульта управления. Любое сообщение человеку-оператору информативно. При этом информационная модель должна быть достаточной, чтобы у человека-оператора в сознании сформировалась необходимая концептуальная модель управления, или иначе, субъективная или понятийно-образная модель управления объектом.
Деятельность оператора в СЧМ может носить самый разнообразный характер. Несмотря на это, в общем виде она может быть представлена в виде четырех основных этапов (табл. 1.15.1) [75].
Таблица 1.15.1
Этапы деятельности человека-оператора
| Этапы | Содержание этапа | Выполняемые действия | Влияющие факторы |
| Прием информации | Формирование перцептивного (чувственного) образа | Обнаружение – выделяется объект из фона. Различение – раздельное восприятие двух объектов, расположенных рядом, либо выделение деталей. Опознание – выделение и классификация существенных признаков объекта. | Сложность воспринимаемого сигнала, вид и количество индикаторов, организация информационного поля, размеры изображений, их светотехнические характеристики. |
Окончание табл.1.15.1.
| Оценка и переработка информации | Сопоставление заданных и текущих параметров (режимов) СЧМ. Анализ и обобщение информации. | Способы кодирования, степень сложности информационной модели, объем отображения, динамика смены информации. | |
| Принятие решения | Формирование последовательности целесообразных действий для достижения цели на основе преобразования исходных данных | Поиск, выделение, классификация и обобщение информации о проблемной ситуации. Построение текущих образов с рядом оперативных концептуальных моделей. Сопоставление текущих образов с рядом эталонов и оценка сходства между ними. Коррекция моделей. Выбор эталонной гипотезы или построение ее. Принятие принципа и программы действий. | Тип решаемой задачи. Число и сложность проверяемых логических условий, сложность алгоритма и количество возможных вариантов решения. |
| Реализация принятого решения | Использование выходных «каналов» человека: двигательного (моторного) или речевого. | Перекодирование принятого решения в машинный код. Поиск нужного органа управления. Движение руки к органу управления и манипуляция с ним. | Число и тип органов управления(ОУ), его характеристики (размер, форма и т.п.), совместимость двигательных операций, компоновка рабочего места, характеристики окружающей среды, индивидуальные характеристики операторов. |
На каждом из этих этапов оператор совершает самоконтроль собственных действий. На качество и эффективность выполнения каждого из рассматриваемых этапов оказывает влияние целый ряд факторов. Например, качество приема информации зависит от вида и количества индикаторов, организации информационного поля, психофизических характеристик предъявляемой информации (цветовой фон, контраст и др.).
На оценку и переработку информации влияют такие факторы, как способ кодирования информации, объем ее отображения, динамика системы информации, возможности памяти и мышления оператора.
Эффективность принятия решения определяется типом решаемой задачи, числом и сложностью проверяемых логических условий, сложностью алгоритма и количеством возможных вариантов решения.
Выполнение управляющих движений зависит от числа органов управления, их типа и способа размещения, удобства работы с отдельными органами управления с учетом биомеханики и досягаемости конечностями и т.д.
Система «человек-техника» включает ряд звеньев, которые в конечном итоге формируют рабочее место человека-оператора. К ним следует отнести:
– средства управления (кнопки, клавиши, тумблеры, рычаги, штурвалы, педали и т.д.);
– средства автоматики на основе ЭВМ и др. технические устройства (приборы, индикаторы, мнемосхемы), которые помогают человеку-оператору в приеме, переработке, хранении информации, принятии решения, контроле над состоянием управляемого объекта и др. Происходит информационное взаимодействие между человеком-оператором и ЭВМ, которые работают по принципу гибридного интеллекта;
– машина, т.е. объект управления.
Организация рабочего места человека-оператора осуществляется с учетом антропометрических требований (определяют пространственные характеристики с учетом размеров человеческого тела), физиологических требований (формирование комфортной рабочей среды: освещенность, температура, влажность, шумы, вибрация и т.д.) и психологических требований (считывание информации, досягаемость рук и ног до органов управления, информационное взаимодействие с другими системами и т.д.).
Системы «человек-машина» могут классифицироваться на управляющие, обслуживающие, исследовательские, моносистемы и полисистемы (управляет группа операторов), непрерывного и эпизодического взаимодействия и др.
К основным характеристикам СЧМ или показателям качества их работы можно отнести время цикла регулирования или быстродействие системы (это время, в течение которого система переводится из исходного состояния в заданное или режимное состояние), пропускная способность (это количество информации, которое может переработать человек или система в единицу времени), точность и надежность.
Проектирование СЧМ осуществляется на основе системного подхода, который включает традиционное техническое проектирование, инженерно-психологическое (учитывает особенности и возможности психомоторики человека) и художественное (чтобы изделию придать эстетический вид). Инженерно-психологическое проектирование включает анализ функций человека-оператора в СЧМ, исследует процессы приема человеком-оператором информации о состоянии управляемого объекта, исследует процессы памяти, оперативного мышления, принятия решений, работоспособность человека-оператора, профессиональную подготовку операторов и другие факторы.
Контрольные вопросы
1. Назовите основные причины возникновения психологии труда и инженерной психологии.
2. Определите предмет, цель и задачи инженерной психологии.
3. Приведите примеры СЧМ.
4. Назовите основные характеристики СЧМ.
5. Назовите основные требования к организации рабочего места.
6. В чем сущность инженерно-психологического проектирования СЧМ?