Тема 8. Теория и методология инженерно-психологического проектирования

Проектирование СЧМС на­правлено на определение такого варианта интеграции этих звеньев в единую систе­му, который бы являлся наилучшим с точки зрения эффективности применения СЧМС, включая затраты на ее разработку и изготовление, отбор и подготовку обслу­живающего персонала и другие показатели.

В методологическом плане проектирова­ние СЧМС опирается на идеи системного подхода -совокуп­ность представлений о целостном рассмотрении трудовой деятельности, системно-динамических характеристиках структуры деятельности, а также о синтезе различ­ных аспектов исследования деятельности и роли возможных последствий тех или иных решений при проектировании деятельности. Реализация системного подхода при проектировании СЧМС означает учет особенностей взаимосвязи и взаимного влияния отдельных элементов (компонентов) системы в целях достижение наивыс­шей эффективности и надежности СЧМС.

В методологическом плане проектирование СЧМС исходно строилось на прин­ципах системотехники —прикладного научного направления, которое раэрабатывает вопросы проектирования, создания, испытания и эксплуата­ции систем. Системотехника имеет дело с объектами, в которых, помимо материальных, технических и энергетических факторов, значительную роль играет информационный фактор, который в сложных системах становится доминирующим («системообра­зующим»).

При системотехническом проектировании, которое можно определить как подход «от машины к человеку» («машиноцент­рический»), человек фактически рассматривается как техническое звено СЧМС, как канал связи, имеющий определенные «входные» и «выходные» ха­рактеристики по приему и переработке информации. Главной задачей разработчиков системы является согласование этих характеристик с аналогичными показателями «входов» и «выходов» технических звеньев.

Для проектирования СЧМС на основе положений инженерной психологии Б. Ф. Ломов предложил подход «от человека к машине» («антропоцентриче­ский»), опирающийся на идеи деятельностного и личностного подходов в отечествен­ной психологии. Согласно этим идеям человек признается субъектом труда, выпол­няющим сознательную целенаправленную деятельность, а машина - орудием труда, которое человек использует для этой деятельности. Поэтому в соответствии с антропоцентрическим подходом СЧМС должна проектироваться таким образом, чтобы человек мог максимально реализовать свой личностный и профессиональный потен­циал. Техника должна создаваться для человека и с учетом его возможностей реали­зовать задачи деятельности.

Современный прогресс в развитии сложных систем управления привел к форми­рованию концепции равнозначного подхода при проектировании СЧМС. Согласно этому подходу человек и машина рассматриваются как равноправные компоненты СЧМС.

Реализация данного подхода предполагает, что проектирование СЧМС носит ком­плексный характер и включает в себя частные виды проектирования:

1) техническое, включающее разработку машинной части системы;

2) художественное (дизайнер­ское), состоящее в обеспечении потребительских свойств СЧМС (эстетичности, при­влекательности и т. п.);

3) эргономическое (инженерно-психологическое), заключающееся в разработке проекта операторской деятельности.

Для согласования и объеди­нения частных проектов в комплексный проект СЧМС необходимо разработать уни­версальный язык описания человека и машины.

Методологическую основу проектирования СЧМС составляет также ряд других научных концепций:

«человеческого фактора» — о роли индивидуальных и группо­вых особенностей в обеспечении надежности деятельности;

«активного оператора» — о рациональной загрузке оператора в автоматизированных системах управления тех­никой;

«психического образа» — о регулирующей функции образа в операторской деятельности и информационном обеспечении его формирования; «взаимной адап­тации человека и техники» — о закономерностях приспособления различных компо­нентов СЧМС;

«совмещенной деятельности» — о закономерностях операторской дея­тельности в условиях одновременного предъявления информации о разных целях и т. д.

Выделение «человеческих» и «машинных» функций для решения задачи их после­дующего распределения в процессе инженерно-психологического проектирования осуществляется на основе специально разработанных принципов (Котик М. А., 1978):

1) принцип преимущественных возможностей — определяется сравнением воз­можностей человека и машины по ряду показателей, из которых следует выбрать при­оритетные для выполнения конкретной операторской задачи;

2) принцип максимализации показателей всей СЧМС — предусматривает такое распределение функций, при котором достигаются высокие показатели работы не человека или машины в отдельности, а общего результата их совместного действия в системе;

3) принцип оптимизации информационного обмена в системе управления — реа­лизуется при таком распределении функций, когда объем информации, поступаю­щей к человеку и машине, а также скорость ее предъявления соответствует их воз­можностям по восприятию и переработке информации в системе управления в конкретный момент;

4) принцип взаимного дополнения и резервирования человека и машины — пред­полагает использование для решения отдельных задач совместных возможностей человека и машины, а в случае необходимости и перераспределение между ними от­дельных функций по ходу работы;

5) принцип ответственности — возложение на человека выполнения наиболее от­ветственных задач в системе, а также способности находить оптимальные решения в условиях дефицита информации и в неопределенных ситуациях;

6) принцип активности и удовлетворенности оператора — предусматривает целе­сообразность возложения на человека функций, позволяющих ему сохранять в про­цессе работы системы состояние оперативной готовности переключить на себя весь необходимый объем задач управления (при отказе техники) и реализовать стремле­ние к самоутверждению в труде.

Распределение функций между человеком и машиной начинается на ранних ста­диях проектирования и является пошаговым процессом, который включает в себя этап предварительного распределения функций и ряд последовательных коррекций выбранного варианта.

Кроме качественных, существуют и количественные методы распределения функ­ций, в основу которых положено сопоставление надежности, временных, информа­ционных и других показателей работы человека и машины.

До настоящего времени расчету и проектированию поддается только одна подсистема — объект управления.

Наиболее широкое использование для описания деятельности оператора получи­ли методы теории информации, теории массового обслуживания, теории автомати­ческого управления.

Методы теории информации применяются для:

1) расчета количества перераба­тываемой информации как меры сложности работы оператора;

2) оценки времени, которое затрачивает оператор на переработку определенной информации;

3) согла­сования скорости выдачи (поступления) информации с психофизиологическими воз­можностями человека по ее приему и обработке.

Для построения моделей деятельности оператора может использоваться матема­тический аппарат теории массового обслуживания, которая позволяет решать вопро­сы организации деятельности человека-оператора — определение необходимого чис­ла операторов, требований к уровню их подготовленности, допустимой плотности потока сигналов, поступающих к оператору, и т. д.

Создание математических моделей деятельности оператора в системах непрерыв­ного типа (транспортные средства, диспетчерские системы и т. п.) возможно на осно­ве использования методов теории автоматического управления (ТАУ).

Процесс ана­лиза системы состоит из:

1) установления критерия поведения замкнутой системы и определения ее передаточной функции;

2) нахождения такой передаточной функции оператора, которая позволила бы получить требуемую функцию всей системы;

3) проведение системы мероприятий (отбор, подготовка операторов и др.), обеспечи­вающих требуемую функцию оператора.

Промежуточное место между экспериментальными и математическими методами занимают имитационные методы, основанные на приемах статистического модели­рования. Одним из них является метод статистических испытаний (метод Монте-Карло)— имитация воздействия случайных факторов на деятельность оператора и функционирование СЧМС непосредственно в ходе моделирования.

Посредством моделирования можно решать задачи, связанные как с обосновани­ем требований к элементам системы со стороны оператора, так и с получением комп­лексной оценки тех или иных вариантов СЧМС.