Душков С. - Основы инженерной психологии

С момента выхода в свет предыдущего, второго издания данного учебника (Основы инженерной психологии / Под ред. Б.Ф.
Ломова. - М.: Высшая школа, 1986) прошло более 15 лет. За это время в стране произошли крупнейшие изменения в политической, экономической и социальной сферах жизни общества.
Дальнейшее развитие научно-технической революции и рыночных отношений, возрастание роли маркетинга, менеджмента, мониторинга и рекламы существенно расширили значение и границы применения психологических знаний в практической деятельности многих категорий специалистов. Рост технической оснащенности производства, постоянно возрастающая конкуренция на рынках производства и сбыта продукции, изменившиеся производственные отношения вызывают резкое усложнение труда человека, при этом центр тяжести трудовых нагрузок все более перемещается на его внутреннюю, психическую деятельность.
Учет взаимоотношений производства и человека, совершенствование процессов управления, производства и сбыта продукции являются важнейшим резервом повышения эффективности производства и производительности труда. Важная роль в решении
этих задач принадлежит различным отраслям психологии и прежде всего - инженерной психологии и психологии труда. Данный авторский коллектив уже представил энциклопедический словарь Психология труда, реклама, управление, инженерная психология и эргономика. Издание включает свыше 1000 статей, в которых дается определение и раскрывается содержание ряда терминов и понятий психологии труда и управления, эргономики, инженерной психологии и смежных с ними научных дисциплин, в частности психологии рекламы.
Словарь рассчитан на широкий круг специалистов, работающих в различных отраслях науки, техники, народного хозяйства и в той или иной мере использующих эргономические и инженерно-психологические данные в своей деятельности, а также преподавателей, аспирантов и студентов вузов.
Возникновение инженерной психологии обусловлено бурными темпами научно-технического прогресса, а ее дальнейшее развитие - теми изменениями в жизни страны, которые вызваны возникновением и развитием рыночных отношений. В этих условиях существенно изменились структура и специфика трудовой деятельности.
Возросли требования к интеллектуальной (и психической в целом) сфере человека, к его знаниям и умениям. В этой связи возникает широкий круг теоретических и прикладных проблем, связанных с изучением и совершенствованием систем человек-машина (СЧМ), которые и являются объектом инженерно-психологических исследований.
На современном производстве и транспорте, в области связи и строительстве, в банковской сфере и системах управления основное окружение человека составляет техника. Поэтому она должна быть удобной для человека, соответствовать его способностям и возможностям. Согласованием возможностей человека и техники как раз и занимается инженерная психология.
Ее основами в настоящее время должен владеть любой инженер-конструктор, технолог, экономист, организатор производства, специалист в области менеджмента, маркетинга и рекламы.
При написании книги авторы использовали материалы отечественных и зарубежных авторов, стандарты по системе человек-машина и безопасности труда, а также материалы собственных исследований. По сравнению с предыдущим, в настоящем издании введен ряд новых разделов (например, по информационным процессам в системе человек-машина, инженерно-психологическим аспектам взаимодействия человека и ЭВМ, социально-психологическим вопросам управления в условиях применения новой техники, инженерно-психологическим проблемам эксплуатации техники и др.). Другие разделы существенно переработаны и дополнены в соответствии с новыми данными и требованиями. Значительно больше внимания уделено, психическим резервам человека, разрешению и предотвращению конфликтов в системе человек-машина, инженерно-психологическим проблемам менеджмента и мониторинга.
Коренным образом расширены и переработаны вопросы, касающиеся методов изучения трудовой деятельности человека, существенно расширен арсенал применяемых методов, специально рассмотрены вопросы технического обеспечения инженерно-психологических исследований.
Хотелось бы остановиться на двух замечаниях идеологического плана. Во-первых, авторы не считали нужным полностью отказываться от использования трудов классиков марксизма-ленинизма, что стало довольно модным в последнее время.
Наиболее характерным в этом плане является работа [148], в первом издании которой (1983 г.) к месту и не к месту приводятся их цитаты, а во втором издании (1997 г.) о них вообще нет упоминания. Авторы считают такое положение ненормальным и используют при необходимости труды этих классиков наряду с трудами других ученых и специалистов.
Во-вторых, авторы часто используют понятие отечественная психология. Под ним понимаются все психологические работы, выполненные в дореволюционной России, Советском Союзе (1917 - 1991 гг.) и на территории СНГ после 1991 г. Деление инженерной психологии на национальные подразделы или по национальной специфике, на наш взгляд, пока преждевременно.
Учебник включает три раздела. В первом разделе освещаются основные методологические вопросы инженерной психологии. Рассматриваются ее предмет, задачи, связи с другими науками, основные концепции. Большое внимание уделяется информационным процессам в системе человек-машина, анализу деятельности оператора в СЧМ.
Второй раздел посвящен изучению методов инженерной психологии. Приводится описание психологических, физиологических и математических методов исследования деятельности оператора. Освещаются вопросы технического обеспечения инженерно-психологических исследований, применения ЭВМ и моделирования деятельности оператора.
Третий раздел посвящен вопросам психофизиологического анализа деятельности оператора. Здесь рассмотрены характеристики основных психических процессов, свойств и состояний, характерных для деятельности оператора.

Деятельность оператора в особых условиях

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-витаминные смеси); проведение специальной тренировки операторов.
Многие из этих вопросов должны решаться уже на стадии проектирования СЧМ.

Деятельность оператора в особых условиях

Деятельность оператора зачастую протекает в условиях, которые предъявляют к нему повышенные требования. Такие условия называются особыми (усложненными, уникальными).
Их изучением занимается специальное направление прикладной психологии - психология труда в особых условиях [144]. К числу таких условий относятся: наличие факторов риска, высокая психологическая цена деятельности, усложнение функций оператора, расширение диапазона скоростей управляемых процессов, увеличение темпа деятельности, монотонность работы в условиях ожидания сигнала к действиям, совмещение различных по цели действий в одной деятельности (совмещенная деятельность), переработка больших объемов и потоков информации (перегрузка информацией), дефицит
времени на выполнение требуемых действий, сложная динамика изменения функциональных состояний, возникновение аварийных ситуаций, недостаток информации (сенсорный голод), ограничение двигательной активности (профессиональная гипокинезия) и др.
Особые условия предъявляют повышенные требования к оператору, часто являются причиной ошибок и срывов в его работе, неблагоприятно влияют на его работоспособность и состояние здоровья. Особые условия всегда связаны с воздействием экстремальных факторов или возникновением экстренных ситуаций. В зависимости от степени периодичности или частоты их появления различают:

• собственно особые условия деятельности, которые справедливы для тех ситуаций, когда деятельность сопряжена с эпизодическим действием экстремальных факторов;
• экстремальные условия деятельности (как крайняя форма особых условий), связанных с постоянным действием экстремальных факторов.

Например, деятельность космонавта или летчика в полете осуществляется всегда в экстремальных условиях; т.е. постоянно имеют место экстремальные факторы: невесомость, перегрузки, сенсорная изоляция, потенциальная угроза и т.п. В то же время работа машиниста локомотива, водителя автотранспорта, оператора энергосистемы осуществляется в особых условиях, связанных с определенной вероятностью аварийных ситуаций, с возможным резким изменением функциональных состояний от монотонии и оперативного покоя до стрессовых состояний.
Особые и экстремальные условия могут носить различный характер (см. выше), однако работа в них характеризуется определенными закономерностями. Рассмотрим некоторые из них.

1. Напряженность работы оператора в таких условиях может быть эмоциональной, вызванной действием эмоциональных факторов, и операционной (деловой), являющейся результатом большой сложности выполняемой работы.
2. Особые и экстремальные условия вызывают колебания работоспособности оператора или ее явное понижение, особенно при сильной эмоциональной напряженности. При этом увеличивается количество ошибок, нарушается последовательность операций, замедляется темп реакций и т.п. В особо тяжелых случаях происходит распад трудовых навыков. Понижение работоспособности наиболее часто проявляется у молодых операторов.

1. Понижение работоспособности и эффективности деятельности существенно зависит от индивидуальных свойств операторов, и прежде всего от свойств их нервной системы. Так, люди с сильной, уравновешенной нервной системой более выносливы к экстренному напряжению, чем лица, обладающие слабой или неуравновешенной нервной системой. Слабые более подвержены утомляющему влиянию сверхсильных воздействий. Важна и подвижность нервных процессов, быстрота и легкость смены возбуждения и торможения. Люди с малой подвижностью нервных процессов труднее переключаются с одного режима деятельности на другой [118].
2. Эмоциональная устойчивость и работоспособность операторов существенно повышается, если они заранее детально изучили особенности предстоящей деятельности, объекты управления, возможную обстановку и последствия неправильных действий.
3. Существенное влияние на работоспособность оператора в особых и экстремальных условиях оказывает предварительная тренировка, как специальная, так и психологическая. Это объясняется тем, что степень неожиданности ситуации значительно понижается, если эти ситуации предварительно были проиграны на тренировках. Другими словами, к экстремальным ситуациям, в известной мере, можно привыкнуть или подготовиться, об этом, в частности, свидетельствует опыт проведения деловых (оперативных) игр при подготовке операторов энергоблоков [197].
4. Большое значение имеет формирование моральных, волевых и других характерологических качеств личности, в частности степень развития чувства ответственности. Велика также роль оперативной установки, которая в экстремальных условиях выступает как механизм избирательной компенсации, посредством которого организуется целостное поведение и деятельность человека [111, ч. 1].

1. Особые и экстремальные условия характеризуются нелинейной и немонотонной зависимостью изменений продуктивности деятельности от интенсивности и продолжительности экстремальных воздействий (рис. 2.2). Обычно существует оптимальный уровень воздействия, в то время как слабые, так и сверхсильные воздействия могут способствовать снижению результативности деятельности.
2. Особые и экстремальные условия характеризуются, как правило, воздействием на оператора не одного, а нескольких факторов одновременно (комбинированные факторы). Их общий эффект определяется характером взаимодействия отдельных компонентов. Оно может носить аддитивный, синергический или антагонический характер. При этом общий эффект будет соответственно равен, больше или меньше суммы эффектов отдельных факторов. Антагонизм факторов (например, невесомость + физические нагрузки) позволяет снизить экстремальный характер одного из них; синергизм факторов (например, вибрация + холод) важно учитывать в том случае, когда каждый из них в отдельности не оказывает существенного влияния на человека, но в совокупности они могут стать экстремальным фактором [76].
3. Во многих случаях особые и экстремальные условия деятельности человека таковы, что их принципиально невозможно исключить или изменить. Это исключает возможность активного влияния на них и создания для оператора функционального комфорта. Большое значение в этом случае имеет профессиональный отбор, хорошая профессиональная подготовка и специальная психологическая тренировка операторов.

Таковы наиболее общие особенности и закономерности деятельности оператора в особых и экстремальных условиях. Помимо них каждый фактор, вызывающий возникновение таких условий, имеет свои специфические особенности.
Рассмотрим важнейшие из них.
В первую очередь необходимо рассмотреть фактор риска, то есть такой психологический фактор необычных условий, которые характеризуются наличием угрозы для жизни человека. Изучение фактора риска является одной из важнейших задач психологии безопасности [79].
Здесь считается, что понятие риск расценивается или как опасное условие, при котором выполняется деятельность, или же как действие, совершаемое в условиях неопределенности. Примером проявления риска как условия может служить деятельность оператора в опасной зоне (например, при обслуживании высоковольтной установки), примером же риска в действии - случаи, когда люди преднамеренно нарушают правила безопасности в надежде, что все обойдется.
К особым условиям относится и работа человека в режиме ожидания. Такая ситуация характерна для высокоавтоматизированного производства. В деятельности человека различают пассивное и активное ожидание.
В первом случае процесс ожидания имеет строго регламентированный характер, его начало и окончание заранее известны, известны также действия, которые должен выполнить человек. Примером является работа на станках-полуавтоматах, где задача оператора заключается в том, чтобы установить деталь, включить станок в автоматический режим, по окончании обработки вынуть деталь и приступить к обработке следующей.
Трудовая деятельность характеризуется пассивным вниманием, скудностью раздражителей, малой двигательной активностью, что вызывает у человека состояние однообразия, скуки, монотонии. Для такой работы наиболее приспособлены лица с инертным типом нервной системы, интроверты.
В режиме активного ожидания при нормальном протекании производственного процесса задача оператора состоит в сосредоточенном наблюдении за его ходом и принятии активных действий при его отклонении от нормы. Монотонность обстановки, отсутствие активной деятельности, гиподинамия способствуют снижению функционального состояния организма. В то же время психологическая установка на сохранение готовности к экстренному действию, неопределенность его появления как во времени, так и по характеру,
необходимость длительного сосредоточенного наблюдения вынуждает оператора сохранять активность систем организма, прежде всего анализаторов и центральной нервной системы, на высоком уровне. Поддержание такого состояния требует определенных психологических и энергетических затрат, следовательно режим ожидания является достаточно сложным видом операторской деятельности.
Поэтому его можно квалифицировать как труд ожидания [58].
Еще одним из проявлений измененных условий деятельности является десинхроноз (от лат. de - отдаление, греч. synchronismos - совпадение во времени) - неблагополучие организма вследствие нарушения его циркадианных (суточных) ритмов. От слаженности циркадианной системы организма прямо зависит состояние физиологической нормы, поэтому воздействия, повреждающие циркадианные ритмы, выражаются в различных отклонениях от этой нормы.
Основными причинами десинхроноза являются:

• рассогласование биологических датчиков времени и циркадианных ритмов организма, которое может возникать как при смене часовых поясов (например, трансмеридианные перелеты), так и при устойчивом рассогласовании по сну - бодрствованию с местной системой датчиков времени (чередование ночных и дневных рабочих смен);
• частичное или полное исключение датчиков времени (условия Арктики или Антарктики, космические полеты, длительное пребывание в условиях изолированного пространства и т.п.);
• воздействие экстремальных факторов: физические и психические (особенно эмоциональные) перенапряжения, мышечные нагрузки, физические воздействия.

Следствием десинхроноза является расстройства сна, снижение аппетита, снижение умственной и физической работоспособности, различного рода невротические расстройства. Различают острый и хронический, явный и скрытый, тотальный и частичный десинхроноз.
Профилактика десинхроноза основана прежде всего на установлении рационального режима труда и отдыха.
Проявлением особых условий деятельности в ряде случаев является изоляция - обособление человека или группы людей (групповая изоляция) от привычных
условий жизни и общения с другими людьми. Изоляция может быть длительной (космический полет, отдаленные экспедиции и т.п.) и кратковременной (операторская деятельность в кабинах малого объема, в режиме оперативного покоя; ожидания экстренных действий).
В последних случаях с проблемой изоляции тесно связана и проблема гипокинезии (ограниченной двигательной активности).
Разновидностью изоляции в сенсорно-перцептивной сфере является депривация (от лат. deprivitio - лишение, потеря) - сенсорная недостаточность (сенсорный голод), наблюдаемая у человека в условиях изоляции или при нарушении работы органов чувств. В условиях депривации у человека усиливается потребность в ощущениях и аффективных переживаниях, что осознается в форме сенсорного и эмоционального голода.
В ответ на это активизируются процессы воображения, которые определенным образом воздействуют на образную память.
В условиях депривации нарушается режим сна и бодрствования, развиваются гипнотические состояния. Чем жестче условия депривации, тем быстрее нарушаются процессы памяти и мышления, что проявляется в невозможности на чем-либо сосредоточиться, последовательно обдумать проблемы. Отмечается также снижение функции экстраполяции и продуктивности при выполнении умственных действий.
Состояния, близкие к депривации, могут встречаться у операторов при нахождении их в режиме оперативного покоя.
В ряде случаев особые условия могут быть связаны с необходимостью непрерывной работы в течение довольно продолжительного времени. Это явление носит название режима непрерывной деятельности (РНД).
Он характеризуется временным промежутком, в течение которого человек выполняет деятельность в условиях вынужденного бодрствования.
Наиболее хорошо изучены психологические особенности непрерывной высокомотивированной деятельности продолжительностью до 72 часов. В этих условиях происходят закономерные изменения в состоянии функций организма, в структуре действий и свойствах личности, обусловленные как суточной периодикой, так общей длительностью РНД.
Характерным для влияния на показатели суточной периодики работоспособности человека является наличие нескольких периодов, отличающихся однонаправленностью изменения качества выполнения трудовых действий, функционального состояния организма и личностных свойств операторов. Такими периодами являются с 18 - 27, с 38 - 47, и с 63 - 72 часы РНД, которые совпадают с ночью и ранним утром.
Характерным для влияния общей продолжительности бодрствования является наличие трех фаз качественного различных изменений показателей оператора. Первая фаза продолжается от начала РНД до середины первой ночи и сопровождается небольшими изменениями физиологических функций, отражающими гомеостатическое регулирование на обычном уровне стабилизации. Вторая фаза продолжается до середины второй ночи.
Наблюдается рост показателей состояния и деятельности, в которых произошли сдвиги значений. Увеличивается время восприятия приборной информации. Эта фаза может рассматриваться как фаза быстрой адаптации.
Третья фаза наступает с вечера третьих суток и проявляется в биохимических сдвигах, снижается качество всех типов познавательной деятельности. Эта фаза по своим проявлениям напоминает первый период стресса - реакцию тревоги [53].
К особым условиям относится также необходимость выполнения совмещенной деятельности. Под ней понимается разновидность деятельности оператора, возникающая в ситуации, когда ему приходится решать две и более одновременно возникшие задачи.
Выполняемые в совмещенной деятельности действия разделяются на два класса: связанные и несвязанные. К первому из них относят, например, действия по управлению такими параметрами динамики самолета, как крен и тангаж, ко второму - пилотирование в сочетании с радиообменом. В процессе тренировки отдельные действия, относящиеся к классу связанных, сливаются в полное совмещенное действие.
В общем виде под связанными действиями понимаются такие, которые направлены на достижение одной общей для обоих действий цели. Наличие лишь одной цели позволяет сформировать единый перцептивный или моторно-перцептивный образ.
Класс несвязанных действий есть как раз то, что обычно и называют собственно совмещенной деятельностью. Ее отличительным признаком является одновременное наличие двух и более целей. Важным вопросом при изучении такой деятельности является выяснение того, в каких случаях выполнение различных действий, направленных на достижение разных целей, происходит параллельно, а в каких случаях они осуществляются последовательно путем переключения внимания. Экспериментально установлено, что при совмещении действий происходят разные процессы в зависимости от условий их выполнения.
Если хотя бы одно из действий автоматизированное, то два действия могут осуществляться практически параллельно. Во всех остальных случаях в соответствии с концепцией включения [80] происходит формирование новой структуры действий.
При отсутствии дефицита времени происходит поочередное переключение с одного действия на другое. В случае дефицита времени происходит изменение способов выполнения действий.
Если потенциал одного действия значительно больше другого, то прежде всего упрощается алгоритм менее доминантного действия. В ряде случаев может происходить сопряжение действий на основе формирования единой новой программы выполнения ранее изолированных действий и образования новых оперативных единиц [53].
Таковы специфические особенности некоторых видов деятельности оператора в особых условиях. Рассмотреть их все в рамках данной книги не представляется возможным. Однако некоторые из них будут рассмотрены в ходе последующего изложения материала.
К ним относятся: дефицит времени, недогрузка и перегрузка информацией, производственная гипокинезия и гиподинамия, монотония, динамика функциональных состояний.
Совершенно особое место в рамках рассматриваемого вопроса занимает деятельность оператора в условиях потока сигналов. Это обусловлено рядом обстоятельств: во-первых, поток и обусловленная им очередь сигналов создает совершенно новые условия деятельности,
отличные от работы по обработке отдельных, изолированных сигналов; во-вторых, работа в условиях потока сигналов является весьма распространенным видом операторской деятельности; в-третьих, в литературе имеется лишь описание отдельных сторон этой деятельности, ее всесторонняя характеристика практически не проводилась.

Деятельность оператора в условиях потока сигналов

Потоком сигналов называется последовательность следующих друг за другом через случайные или регулярные интервалы времени сигналов, несущих оператору информацию о состоянии объекта управления и требующих ответной реакции. Работа в условиях потока оказывает существенное влияние на характер деятельности оператора. На ее результаты большое влияние оказывает не только характер решаемых задач, но и их взаимодействие между собой. Данное явление может существенным образом повлиять на характер поведения и результаты работы оператора.
Они оказываются отличными от тех результатов, которые могут быть получены при решении отдельных, изолированных друг от друга задач.
В инженерной психологии имеется целый ряд данных, свидетельствующих, например, о том, что время реакции на изолированные раздражители и раздражители, следующие друг за другом, существенно различно. При этом на время реакции влияние оказывает темп подачи сигналов, промежуток времени между моментами поступления сигналов, степень маскировки одного сигнала другим, соотношение интенсивностей соседних сигналов и т.п. [71].
Систематизированные данные по количественной оценке степени взаимного влияния отдельных действий на время реакции оператора приведены в работе [2]. Имеются также данные о взаимном влиянии отдельных действий на безошибочность реакций оператора [78].
Все эти результаты получены при изучении сенсомоторных реакций. Взаимное влияние друг на друга более сложных задач управления, решаемых оператором, оказывается еще
более выраженным, что необходимо учитывать при решении задач анализа и проектирования деятельности оператора.
Оценка характеристик потока сигналов в задаче обнаружения их оператором проводится в специальной работе Ю.М. Забродина [49].
Установлено, например, что логическое усложнение при введении выбора, сопоставления, запоминания приводит к существенному увеличению времени обработки информации и уменьшению пропускной способности оператора. Значительно удлиняется процесс поиска сигналов. Время поиска увеличивается при увеличении размеров поискового поля, увеличении плотности потока сигналов и уменьшении их различимости.
Особый интерес представляет изучение способностей человека к оценке и использованию вероятностной структуры потока сигналов, в частности, к установлению стохастических связей и оценке последействия сигналов. Эти способности связаны с включением памяти в функциональную структуру приема и переработки информации человеком.
Указанное обстоятельство требует при создании СЧМ определения и оценки вероятностной структуры сигнальных процессов и поиска путей оптимального согласования потоков оператора и машины в СЧМ. Для решения этой задачи используется специальная схема моделирования информационных потоков [45].
Большое значение имеет разработка и обоснование требований к информационному потоку, поступающему к оператору. Для оценки степени приспособленности потока к возможностям человека в работе [48] проведен содержательный анализ информационных потоков. В результате его выделены основные признаки оптимизированной подачи информации, удобной для оперирования ею человеком.
К этим признакам относятся достоверность, своевременность, расчлененность, обозримость и сопоставимость информационных данных. Учет этих требований необходим при организации информационных потоков в системе.
Невыполнение данных требований является дополнительным источником ошибок операторов [48].
Многие ситуации, характерные для деятельности оператора в условиях потока сигналов (на примере
сенсомоторных реакций выбора), детально исследованы в работе О.А. Конопкина [71]. Им показано, что темп поступления сигналов - существенное условие операторской деятельности, которое определяет плотность потока подлежащей переработке информации и тем самым влияет на психофизиологическую напряженность оператора и надежность его работы. В результате проведенных исследований установлено, что темп предъявления сигналов является самостоятельным фактором, способным влиять на скорость приема и передачи информации человеком.
Установлено также, что на скорость и надежность работы оператора влияет временная неопределенность сигналов и их вероятностные характеристики. При этом показывается, что зависимость результатов деятельности человека от комплекса объективных условий, в которых она осуществляется, закономерно опосредствуется процессом целенаправленной саморегуляции.
Она основана на осознании отражений и оценке условий в целях успешного осуществления деятельности.
Изучение характера работы оператора позволяет сделать вывод, что только темп поступлений сигналов не может полностью определять результаты деятельности оператора. Основным фактором, детерминирующим деятельность оператора по наработке потока сигналов, является очередь на обслуживание. Она образуется вследствие случайного во времени характера поступления сообщений и реагирования на них оператора.
Можно предполагать, что именно очередь сообщений и их характер являются теми факторами, которые оказывают наиболее специфическое влияние на результаты деятельности оператора и процессы ее психической регуляции.
Изучению деятельности оператора в условиях очереди на обслуживание посвящены специальные экспериментальные исследования [45]. Установлено, что деятельность оператора в условиях очереди существенным образом отличается от аналогичной по характеру деятельности, но совершаемой в обычных условиях.
При этом на результаты деятельности большое влияние оказывает как частота, так и длина очереди. Установлено, что при длине очереди более 3 - 4 сообщений резко ухудшается такая характеристика деятельности
оператора, как время обслуживания, и растет число ошибок.Это связано с повышением нагрузки на оперативную память и переходом к долговременному запоминанию. Частота появления очереди оказывает существенное влияние на надежность работы оператора при коэффициенте очереди, большем 0,4. Обнаружено также, что на результаты деятельности оператора влияет и время ожидания начала обслуживания. При большой длине очереди оператором нарушается последовательность обработки сообщений.
В результате всех этих исследований сделан вывод, что работа в условиях очереди предъявляет повышенные требования к памяти оператора (как оперативной, так и долговременной).
Следствием очереди сообщений на обслуживание являются такие ситуации в системе человек-машина как дефицит времени и переполнение оперативной памяти человека. Эти ситуации оказывают существенное влияние на скорость и надежность работы оператора.
Поэтому их учет является необходимым условием при инженерно-психологическом проектировании и оценке деятельности оператора. Наиболее полное исследование особенностей деятельности оператора в условиях дефицита времени проведено Д.Н. Завалишиной [60].
Ею показано, что в операторской деятельности имеют место две разновидности дефицита времени: острый дефицит, находящийся на пределе возможностей человека выполнить деятельность, и лимит времени, т.е. ограниченное время на выполнение деятельности.
Первая разновидность дефицита времени характерна для аварийных ситуаций и некоторых критических режимов функционирования управляемого объекта. Такой дефицит является периодической характеристикой трудовой деятельности и оказывает, как правило, дезорганизующее влияние на деятельность оператора.
Дефицит времени второго рода является постоянной характеристикой многих видов трудовой деятельности, связанных с приемом и переработкой больших объемов информации в жестком временном режиме. Кроме того, дефицит времени в этом значении имеет место в тех случаях, когда на выполнение работы устанавливается
некоторый лимит времени. Такой случай весьма характерен для многих АСУ. В таких системах правильные, но несвоевременные действия рассматриваются как невыполнение задачи (несвоевременное обслуживание поступающих сообщений).
Дефицит времени в этом значении оказывает, как правило, оптимизирующее влияние на деятельность оператора.
В обоих случаях дефицит времени является одним из важнейших факторов регуляции и целесообразной перестройки деятельности оператора. Способы такой перестройки подробно рассмотрены в [60].
Для успешной работы в ситуации дефицита времени рекомендуется формирование общего высокого уровня выполнения определенной деятельности и специальное обучение скоростным навыкам, а также профотбор операторов по скоростным характеристикам.
Большую роль в деятельности оператора играет оперативная память. Этому, как отмечает Г.В.
Репкина [153], в большой степени способствуют жесткие лимиты времени и особо высокие требования к точности работы оператора. При изучении процесса решения им целого ряда задач обнаружено, что для принятия решения часто бывает необходимым запоминать на короткое время ряды поступающих сигналов.
Такая ситуация наиболее характерна для операторов, деятельность которых зачастую протекает в условиях очереди сигналов на обслуживание.
Анализ ошибок, допускаемых операторами, показывает, что часть из них вызывается нарушениями работы оперативной памяти. Проведенные экспериментальные исследования деятельности оператора в условиях очереди на обслуживание показали, что кроме ошибок в обработке поступающих сообщений операторы допускают ошибки и в выборе нужного сообщения из очереди [45].
Причем первый вид ошибок преобладает при малой длине очереди, второй - при большой (более 3 - 4 сообщений). При этом установлено, что число ошибок зависит от длины очереди.
Важное значение для анализа деятельности оператора имеют работы П.Б. Невельского по изучению характеристик памяти оператора, в частности ее объема [119]. Им установлено изменение объема памяти с течением времени, т.е. в зависимости от времени,
прошедшего после запоминания. Такая ситуация весьма характерна для деятельности оператора в условиях очереди, когда имеет место информационный поиск с отставленным обслуживанием. В этом случае оператор должен воспроизвести найденную последовательность сигналов не сразу, а спустя некоторое время (время ожидания начала обслуживания). Поэтому важной характеристикой памяти оператора является не только ее объем, но и длительность сохранения информации.
Роль этих характеристик особенно велика при работе оператора с динамичной информационной моделью, когда оператор не только должен запомнить найденную последовательность сигналов, но и следить за ее изменениями в связи с изменением обстановки. В условиях очереди сигналов такая ситуация является весьма типичной.
Как уже отмечалось, на результаты деятельности оператора большое влияние оказывает временная неопределенность поступления сигналов. Эта неопределенность проявляется, прежде всего, в случайном во времени характере поступления сообщений на обслуживание. Для учета этого явления поступающий поток сообщений нужно описать законом распределения, наиболее адекватно отражающим реальное положение вещей. Установлено, что при одном и том же темпе (интенсивности) поступления сообщений результаты деятельности существенно зависят от вида входящего потока.
Это различие обусловлено разной степенью неопределенности поступления сообщений во времени и, следовательно, различными проявлениями очереди на обслуживание (ее длиной, частотой появления, периодами занятости и т.д.). Поэтому учет характера входящего потока является важной задачей при проектировании и оценке деятельности оператора.
Специальными исследованиями установлено, что структурой информационных потоков определяется также напряженность работы оператора [113]. Поэтому одним из возможных способов минимизации временных затрат является выбор оптимальной структуры этих потоков. Располагая конкретными статистическими данными, можно решать следующие задачи:

• принимать решение о внедрении структуры потока, оптимальной с точки зрения минимума временных затрат на обмен информацией при заданном качестве функционирования системы;
• обеспечить оптимальную загруженность каждого из звеньев управления СЧМ.

Указанные задачи могут решаться как путем выбора определенного вида входящего потока, так и оптимальным распределением его между различными потребителями. Первый путь не всегда возможен, поскольку в большинстве случаев вид входящего потока определяется объективными условиями работы системы.
Второй путь более реален.
Работа в условиях потока информации предъявляет повышенные требования к целому ряду психологических качеств оператора. Проведенными исследованиями установлено, что к их числу в первую очередь относятся: объем памяти, способность к переключению и распределению внимания, скоростные характеристики. Эти результаты были получены как путем моделирования деятельности оператора на ЭВМ, так и экспериментальным путем.
Учету выявленных качеств следует уделить особое внимание при проектировании и оценке деятельности оператора [45].
Однако при этом следует учитывать возможность изменения перечисленных качеств под влиянием условий, в которых протекает деятельность оператора. Так, эти качества могут быть повышены за счет профотбора операторов, путем целенаправленной физической подготовки, в результате специальной тренировки. Кроме того, наблюдается снижение этих качеств под влиянием утомления и других неблагоприятных факторов.
Эти обстоятельства также следует учитывать при проектировании и организации труда операторов.

Физиологическая характеристика деятельности оператора

Все, что говорилось выше, относится, прежде всего, к так называемым внешним действиям: действиям, посредством которых человек преобразует вещественные предметы (перемещает их в пространстве, разделяет
на части и соединяет и т.д.) и которые доступны непосредственному наблюдению. Но любая трудовая деятельность человека включает и внутренние, умственные действия (действия, выполняемые в уме). Как показывают исследования, эти внутренние действия формируются на основе внешних в результате интериоризации (что в переводе с латинского значит превращение во внутреннее). При этом структура внешнего действия подвергается специфической трансформации.
Внутреннее действие является свернутым и обобщенным. Решающая роль в процессе интериоризации принадлежит слову, в котором фиксируются существенные свойства предметов (и явлений) объективной действительности, а также способы оперирования как самими предметами, так и информацией о них.
Существенным условием интериоризации является общение человека с другими людьми.
Оперирование словами и другими знаковыми системами дает возможность человеку решать определенный класс задач в идеальном плане (без обращения к материальным предметам и оперирования с ними). Именно во внутреннем плане формируются программы деятельности человека.
В трудовой деятельности человека имеет место не только интериоризация действий, но и их экстреоризация (от слова экстериус - внешний), т.е. превращение внутренних действий во внешние.
Таким образом, механизм психической регуляции деятельности человека имеет сложное строение. Он включает несколько уровней:

• уровень ощущений и восприятия;
• уровень представлений;
• уровень рече-мыслительных процессов.

Первый уровень относится к отдельным действиям, он обеспечивает в основном регуляцию внешних действий, соответствие данного конкретного действия данным конкретным условиям, предмету и орудию труда.
Второй уровень относится также и к внутренним действиям; обобщенность и панорамность представления (вторичного образа) создает возможность варьирования приемов выполнения действий и их переноса из одних условий в другие.
Третий уровень относится главным образом к внутренним действиям (умственному плану деятельности). Благодаря тому что в рече-мыслительных процессах отражаются общие и существенные связи между явлениями (их закономерности), этот уровень обеспечивает возможность предвидения хода событий и планирования деятельности в целом.
В реальной трудовой деятельности перечисленные уровни ее регуляции выступают в неразрывном единстве.
Однако в зависимости от конкретных задач тот или иной уровень становится ведущим. Так, при выполнении задачи слежения за движущимся объектом (особенно преследующего слежения) ведущим является первый из перечисленных уровней.
При поиске неисправностей в аппаратуре ведущую роль берет на себя второй и третий уровни.
Соотношение между этими уровнями изменяется в процессе обучения и тренировки, при формировании навыков. Стадии формирования навыка связаны с изменением уровней регуляции.
Принципиально структура операторской деятельности такова же, как и любой другой трудовой деятельности. Однако она обладает некоторыми специфическими особенностями, определяемыми тем, что оператор не имеет возможности взаимодействовать с предметом своего труда (объектом управления) непосредственно: информация об объекте управления передается ему через систему технических устройств, его воздействие на объект также передается через систему технических устройств.
Оператор воспринимает не самый объект, а его информационную модель, манипулирует же он с органами управления.
Элементарная схема деятельности оператора может быть описана следующим образом.
Есть некоторый объект управления. Цель деятельности человека-оператора состоят в том, чтобы перевести этот объект из одного состояния в другое (из состояния а' в состояние а) или, напротив, удержать объект в некотором состоянии (состоянии а'), преодолевая внешние возмущения. На основе имеющейся в его распоряжении информации (в том числе и накопленной
в профессиональном опыте) в голове человека-оператора формируется некоторый образ задаваемого (будущего) состояния объекта управления, т.е. образ того состояния, которое должно быть достигнуто в результате деятельности. Назовем его образ-цель. Воспринимая сигналы, поступающие от средств отображения информации, человек-оператор оценивает текущее состояние объекта управления, сличает его с образом-целью, анализирует возможные способы достижения цели, принимает решение и выполняет управляющее действие (или систему действий). Сигналы, возникающие в результате этого действия, передаются через технические устройства к объекту управления, изменяя его состояние.
Сигналы об изменившемся состоянии поступают к оператору. Он оценивает, достигнута ли цель (или решена ли задача, если речь идет об отдельном действии), и в зависимости от результата оценки либо прекращает деятельность, либо выполняет новое управляющее действие: в последнем случае цикл управления повторяется.
Человека-оператора принято рассматривать как звено системы человек-машина. Но это звено особого рода, организующее всю систему и направляющее ее на достижение определенного, заранее заданного результата.
Именно на долю человека приходится постановка цели и определение частных задач, решение которых обеспечивается ее достижением, выполнением управляющих действий и оценкой достигаемых благодаря им результатов. Технические устройства - это средства, которыми человек пользуется при выполнении действий и которые несут ему информацию о результатах этих действий.
Формирование в сознании оператора образа-цели в системах человек-машина опосредствуется техническими устройствами. Образ строится с учетом этих средств. Вместе с тем он определяет критерии селекция информации о текущем состоянии объекта, а также ее интеграции.
Формирование образа-цели связано с прогнозированием (предвидением) изменений объекта управлений. Как показывают исследования, прогнозирование является неотъемлемым компонентом любой целенаправленной деятельности. Если средства отображения информации затрудняют прогнозирование
событий (что иногда бывает), то это приводит к нарушению деятельности: к ошибкам, сбоям, запаздыванию в выполнении действий.
Задача, стоящая перед оператором (перевести объект управления из состояния а' в состояние а), выступает субъективно, т.е. для него, как рассогласование образа-цели и оперативного образа. Это рассогласование определяет направление поиска решения, в процессе которого происходит выдвижение гипотез, их оценка и принятие решения.
Обычно этот процесс протекает в плане внутренних действий, но иногда (у неопытных операторов) в поиск решения включаются и внешние действия.
Принятие решения неразрывно связано с формированием плана, или программы деятельности. Однако такая программа обычно не представляет собой жесткой однозначной системы предписаний, а выступает в обобщенной форме; в зависимости от конкретных условий пути ее развертки могут быть различны.
Она представляет скорее систему подзадач, чем детальный перечень всех элементов действия (входящих в него движений).
Программа, так же как и все другие компоненты механизма, регулирующего операторскую деятельность, строится с учетом тех технических устройств, при помощи которых она реализуется.
Как отмечалось, выполнив то или иное управляющее действие, оператор изменяет состояние управляемого объекта. Возникающий при этом и передаваемый через систему технических устройств сигнал является не просто сигналом о новом состоянии объекта управления, но вместе с тем и сигналом о результате выполненного оператором действия (обратная связь). Он несет информацию о том, достигнута ли цель (решена ли задача).
Образ этого сигнала сличается с образом-целью.
Итак, основными психологическими составляющими операторской деятельности является образ-цель, оперативный образ, прогнозирование хода событий, принятие решения, программа (план) действий, восприятие информации об их результатах (обратная связь).
При разработке систем человек - машина и ее технических звеньев важно учитывать не только характеристики
отдельных анализаторов, перцептивных, мнемических и интеллектуальных процессов, но и структуру операторской деятельности в целом. Системы отображения информации и органы управления должны конструироваться с учетом основных психологических составляющих операторской деятельности.
Структура операторской деятельности должна учитываться также при определении роли и места человека в системе человек-машина, выявлении факторов, влияющих на ее эффективность и надежность, распределении функций между оператором и машиной, обучении и тренировке операторов.

Физиологическая характеристика деятельности 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 афферентации о достигнутом конечном приспособлении эффекта. Это дало возможность рассматривать функциональную систему как замкнутое физиологическое образование с непрерывной обратной информацией об успешности данного приспособительного действия.
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, обеспечивающему
сличение 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 (ОА на рис. 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. 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). 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
K_нр =

τmax - τmin

τоп

,(4.2) где τ_mах и τ_min - соответственно максимальное и минимальное значения времени выполнения однотипного задания; τ_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).

Этапы деятельности человека-оператора

При этом он должен в течение короткого промежутка времени переработать большое количество информации, принять и осуществить правильное решение. Это приводит к возникновению сенсорных, эмоциональных и интеллектуальных перегрузок. Рассмотренные особенности операторского труда позволяют выделить его в специфический вид профессиональной деятельности, в связи с чем для его изучния, анализа и оценки недостаточно классических
методов, разработанных психологией и физиологией труда и используемых для оптимизации различных видов работ, не связанных с дистанционным управлением по приборам.
Деятельность оператора в системе человек - машина может носить самый разнообразный характер. Несмотря на это, в общем виде она может быть представлена в виде четырех основных этапов (табл.
4.1).

1. Прием информации. На этом этапе осуществляется восприятие поступающей информации об объектах управления и тех свойствах окружающей среды и СЧМ в целом, которые важны для решения задачи, поставленной перед системой человек - машина. При этом осуществляются такие действия, как обнаружение сигналов, выделение из их совокупности наиболее значимых, их расшифровка и декодирование; в результате у оператора складывается предварительное представление о состоянии управляемого объекта: информация приводится к виду, пригодному для оценки и принятия решения.
2. Оценка и переработка информации. На этом этапе производится сопоставление заданных и текущих (реальных) режимов работы СЧМ, производится анализ и обобщение информации, выделяются критичные объекты и ситуации и на основании заранее известных критериев важности и срочности определяется очерёдность обработки информации. Качество выполнения этого этапа во многом зависит от принятых способов кодирования информации и возможностей оператора по ее декодированию. На данном этапе оператором могут выполняться такие действия, как запоминание информации, извлечение ее из памяти, декодирование и т.п.
3. Принятие решения. Решение о необходимых действиях принимается на основе проведенного анализа и оценки информации, а также на основе других известных сведений о целях и условиях работы системы, возможных способах действия, последствиях правильных и ошибочных решений и т.д. Время принятия решения существенным образом зависит от энтропии множества решений. Если каждому состоянию управляемого объекта ставится в соответствие однозначное решение, энтропия определяется по формуле (2.2). Если же каждому состоянию объекта могут быть поставлены в соответствие несколько решений, то при расчете энтропии нужно учесть еще и сложностьвыбора из множества возможных решений необходимого.

Таблица 4.1
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.
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.

1. Реализация принятого решения. На этом этапе осуществляется приведение принятого решения в исполнение путем выполнения определенных действий или отдачи соответствующих распоряжений. Отдельными действиями на этом этапе являются: перекодирование принятого решения в машинный код, поиск нужного органа управления, движение руки к органу управления и манипуляция с ним (нажатие кнопки, включение тумблера, поворот рычага и т.п.).

На каждом из этих этапов оператор совершает самоконтроль собственных действий. На качество и эффективность выполнения каждого из рассмотренных этапов оказывает влияние целый ряд факторов.
Так, например, качество приема информации зависит от вида и количества индикаторов, организации информационного поля, психофизических характеристик предъявляемой информации (размеров изображений, их светотехнических характеристик, цветового тона и цветового контраста).
На оценку и переработку информации влияют такие факторы, как способ кодирования информации, объем ее отображения, динамика смены информации, соответствие ее возможностям памяти и мышления оператора.
Эффективность принятия решения определяется следующими факторами: 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, а также от большой группы характеристик, определяющих степень удобства работы с отдельными органами управления (размер, форма, сила сопротивления и т.д).
Первые два этапа в совокупности называют иногда получением информации, последние два этапа ее реализацией (обслуживанием). Получение информации включает в себя два уровня. На первом из них происходит восприятие оператором информационной модели, т.е. восприятие физических явлений, выступающих в роли носителей информации (положение стрелки на
шкале прибора, комбинация знаков на экране электронно-лучевой трубки, мигание лампочки, звук и т.п.). После этого на втором уровне осуществляется декодирование воспринятых сигналов и формирование оператором оперативного образа (концептуальной модели) управляемого процесса.
Это дает возможность оператору соотнести в единое целое различные части управляемого процесса и затем на основе принятого решения осуществить эффективные управляющие действия, т.е. правильно реализовать (обслужить) полученную информацию.
В зависимости от возможностей реализации информации различают деятельность оператора с немедленным и отсроченным обслуживанием (рис. 4.2).
В первом случае имеет место предъявление небольшого числа простых сигналов, что обеспечивает симультанное (одномоментное) восприятие информации. Обычно при этом имеется жесткая однозначная связь между сигналами и возможными ответными действиями. В этом случае оператор фактически переходит от приема информации сразу к действию.
Этап логической обработки и принятия решения предельно упрощен. Во втором случае (отсроченное обслуживание) предъявленная информация имеет сложный характер.
Процесс ее восприятия и оценки носит сукцессивный (развернутый во времени) характер и называется информационным поиском. Обработка информации в этом случае начинается с некоторой задержкой [62].
До сих пор нами рассматривались общие черты деятельности оператора. Однако наряду с ними можно выделить и различные виды операторского труда, каждый
из которых характеризуется своими частными особенностями [55].
Оператор-технолог непосредственно включен в технологический процесс. Он работает в основном в режиме немедленного обслуживания. Преобладающими в его деятельности являются управляющие действия. Выполнение действий регламентируется обычно инструкциями, которые содержат, как правило, почти полный набор ситуаций и решений.
К этому виду относятся операторы технологических процессов, автоматических линий, операторы по приему и переработке информации и т.п.
Оператор-наблюдатель (контролер) является классическим типом оператора, с изучения деятельности которого и началась инженерная психология. Важное значение для деятельности такого оператора имеют информационные и концептуальные модели, а также процессы принятия решения.
Управляющие действия контролера (по сравнению с оператором первого типа) несколько упрощены. Оператор-наблюдатель может работать в режиме отстроченного обслуживания.
Такой тип деятельности является массовым для систем, работающих в реальном масштабе времени (операторы радиолокационной станции, диспетчеры на различных видах транспорта и т.д.).
Оператор-исследователь в значительно большей степени использует аппарат понятийного мышления и опыт, заложенные в концептуальную модель. Органы управления играют для него еще меньшую роль, а вес информационных моделей, наоборот, существенно увеличивается.
К таким операторам относятся пользователи вычислительных систем, дешифровщики различных объектов (образов) и т.д.
Оператор-руководитель в принципе мало отличается от предыдущего типа, но для него механизмы интеллектуальной деятельности играют главенствующую роль. К таким операторам относятся организаторы, руководители различных уровней, лица, принимающие ответственные решения в человеко-машинных комплексах и обладающие интуицией, знанием и опытом.
Для деятельности оператора-манипулятора большое значение имеет сенсомоторная координация (например, непрерывное слежение за движущимся объектом)
и моторные (двигательные) навыки. Хотя механизмы моторной деятельности имеют для него главенствующее значение, в деятельности используется также аппарат понятийного и образного мышления.
В функции оператора-манипулятора входит управление роботами, манипуляторами, машинами-усилителями мышечной энергии человека (станки, экскаваторы, транспортные средства и т.п.).
Рассмотренные ранее общие психологические качества операторов и степень их проявления могут теперь быть дифференцированы в зависимости от вида деятельности оператора. Так, оператору-руководителю в первую очередь необходимы: высокая помехоустойчивость при восприятии слуховой и зрительной информации; способность к абстрактному мышлению, обобщению, конкретизации, мышлению вероятностными категориями; критичность мышления.
В отличие от этого требования к оператору-манипулятору будут иные. К ним относятся: высокая чувствительность и помехоустойчивость при восприятии
различных видов информации, способность к устойчивой моторной работе в максимальном темпе, высокая мышечно-суставная чувствительность.
Аналогичные требования могут быть разработаны и для операторов других типов. Все их нужно учитывать при проектировании деятельности и профессиональном отборе операторов.
При изучении операторской деятельности особое внимание следует уделить выявлению и классификации факторов, влияющих на ее эффективность.
Одна из возможных классификаций факторов приведена на рис. 4.3. Все факторы делятся на две большие группы: субъективные (т.е. зависящие от оператора) и объективные (не зависящие от него). К числу субъективных факторов относятся: состояние оператора, его индивидуальные особенности (медико-биологические показатели, морально-психологические качества, психофизиологические свойства человека) и уровень подготовленности к данному виду деятельности.
Особенности влияния субъективных факторов должны учитываться как конструкторами, так и организаторами производства при построении трудовой деятельности операторов.
Объективные факторы в свою очередь делятся на две основные группы: аппаратурные (т.е. определяемые особенностями функционирования техники) и внешние (не зависящие от особенностей работы аппаратуры). Аппаратурные факторы занимают особое место в предлагаемой классификации, поскольку при правильном их учете в процессе проектирования системы человек-машина может быть сведено к минимуму их отрицательное влияние на эффективность деятельности оператора.
Для этого, например, рабочее место оператора должно быть организовано с учетом его анатомических, физиологических и психологических возможностей; поток поступающей информации должен соответствовать пропускной способности человека; при необходимости повышения надежности работы оператора должно быть предусмотрено наличие средств контроля за его состоянием и результатами деятельности и т.д.
К числу внешних факторов относятся условия внешней среды (обитаемости), объективные условия
обстановки и организация деятельности оператора. Учет факторов обитаемости, нейтрализация воздействия вредных факторов должны начинаться уже при проектировании системы человек-машина и продолжаться в ходе ее эксплуатации.
Если невозможно обеспечить нормальные условия для работы оператора, то следует предусмотреть систему профилактических мероприятий по защите человека от вредного воздействия нежелательных факторов внешней среды.
Организационные факторы, к числу которых относятся режимы работы и отдыха операторов, организация групповой деятельности, количество рабочих смен, вопросы взаимозаменяемости операторов и т.д., выделены в отдельную группу, потому что их наиболее полный и всесторонний учет возможен в процессе эксплуатации системы человек-машина. Рациональная организация деятельности операторов обеспечивает высокую эффективность функционирования систем.
Однако ряд условий не всегда зависит от деятельности организаторов производства. К их числу относятся, например, такие факторы, как степень ответственности оператора за совершаемые действия, работа в необычных условиях, в ночное время и т.п.
Эти факторы могут существенно влиять на эффективность работы оператора. Основные методы нейтрализации их вредного действия заключаются в специальной подготовке операторов к работе в необычных условиях.
Учет факторов, которые могут явиться причиной снижения эффективности деятельности оператора, имеет особую актуальность, поскольку позволяет конструктору уже на стадии проектирования систем человек-машина предусмотреть систему мероприятий по оптимизации операторской деятельности.
Однако необходимо отметить, что учет рассмотренных факторов при анализе, исследовании и особенно моделировании деятельности оператора затруднен тем обстоятельством, что число этих факторов крайне велико. Некоторые авторы насчитывают порядка двух тысяч таких факторов и считают задачу учета большого количества факторов (ЗУБКФ) практически неосуществимой [63, 189].
Поэтому решение данного вопроса связано с его редукцией (упрощением). Проблема редукции в инженерной психологии детально проанализирована
В.Ф. Вендой, который анализирует основные виды редукции, а также последствия, к которым они приводят при решении инженерно-психологических задач [17].
Для решения ЗУБКФ применяется ряд подходов. Основной из них связан с выбором нескольких наиболее значимых факторов и отсеиванием несущественных.
Наиболее часто эта задача решается на интуитивном уровне, что грозит возможностью потери какого-либо из существенных факторов или, наоборот, учетом действительно не значимого фактора. Последнее, не давая дополнительно существенной информации, приводит лишь к усложнению исследования.
Для избежания этого делается попытка отбора наиболее важных факторов путем применения более строгих правил. Основные из них базируются на применении математической теории планирования эксперимента [162, 209]. Интересный подход к отбору факторов предложен В.М.
Стариковым [174]. В его основе лежит учет дисперсий анализируемых факторов и коэффициентов их влияния на деятельность оператора. Критерием отбора является выполнение условия

r

∑

i = 1

k_i2 σ_i2 ≥ Д_ф (1 - δP),(4.1) где k_i и σ_i - соответственно коэффициент влияния и среднее квадратическое отклонение i-го из r анализируемых факторов; Д_ф - дисперсия всех факторов; δР - допустимый уровень снижения вероятности выполнения задачи оператором.
Располагая произведениями k_i2 σ_i2 по степени их уменьшения и вычислив величину Д_ф (1 - δР) можно определить группу факторов, которые необходимо учесть в исследовании (например, при моделировании деятельности оператора), чтобы обеспечить требуемую достоверность исследований. Численные значения величин k_i, σ_i и Д_ф определяются, исходя из статистических данных исследований в аналогичных СЧМ или в процессе натурных исследований.
Другой подход к ограничению числа учитываемых факторов связан с их группированием. Ю.Г. Фокин,
например, вводит понятие сложности операторской деятельности. Она разделяется на несколько видов сложности, каждый из которых характеризуется совокупностью факторов, определенным образом влияющих на результаты деятельности оператора или зависящих от той или иной стороны операторской деятельности. Различаются следующие виды сложности: аппаратурная, которая зависит от конструкции технических средств; оперативная, зависящая от особенностей выполняемых оператором операций; режимная, определяемая режимом работы оператора; временная, обусловленная необходимостью соблюдения требуемых временных соотношений между действиями различных операторов или требованиями выполнения работ в течение заданного времени; обусловливающая появление у оператора субъективных ощущений напряженности в работе, подсознательного напряжения или ускорения операций.
Рассмотренные виды сложности количественно оцениваются с помощью соответствующих показателей сложности [184, 186].
Принципиально иной подход предлагает В.Ф. Венда в рамках разрабатываемой им структурно-психологической концепции.
Она предполагает не перебор всех независимых внешних факторов, а исследование системообразующих факторов взаимодействия человека с машиной, отражающих структуру деятельности, влияние на нее всей совокупности внешних факторов.
Такие системообразующие факторы получили название психологических факторов сложности (ПФС). Они представляют собой системную свертку многочисленных внешних факторов сложности (ВФС). Выбираемое число ПФС зависит от заданной тесноты связи их с основными показателями деятельности оператора (надежность, напряженность, быстродействие и т.п.).
Теснота связи может представляться в виде коэффициента множественной корреляции показателей деятельности и совокупности ПФС. Достоинство такого подхода заключается в том, что ПФС отражают единую связанную систему - деятельность оператора, в отличие от ВФС, которые независимы друг от друга.
Отсюда следует, что структура деятельности может быть выражена относительно небольшим числом ПФС 152 [17,18].
Для того чтобы деятельность оператора могла быть осуществлена, она должна быть соответствующим образом обеспечена, а оператор должен быть вооружен необходимыми средствами деятельности. Инженерно-психологическое (эргономическое) обеспечение деятельности представляет совокупность мероприятий, направленных на обеспечение и повышение эффективности системы человек-машина путем рационального учета закономерностей трудовой деятельности работающих в ней людей и использования достижений инженерной психологии и связанных с ней наук по обеспечению их труда.
Оно включает в себя три составляющих - техническое, медико-биологическое и организационное обеспечение операторской деятельности.
Техническое обеспечение решает вопросы создания рациональной структуры и технических средств СЧМ. Наибольшее число задач этого вида решается в процессе проектирования технических средств и создания их эксплуатационной документации и завершается созданием рабочего места.
В процессе решения этих задач необходимо опираться главным образом на исследования и рекомендации инженерной психологии и антропометрии.
Медико-техническое обеспечение связано с созданием и поддержанием рациональной рабочей среды, условий труда операторов. При этом создаются кабины, аппаратные помещения и другие средства, обеспечивающие поддержание необходимых условий труда человека в СЧМ.
При решении этих задач наибольшее значение имеют рекомендации гигиены, физиологии труда и обитаемости.
Организационное обеспечение занимается вопросами профессионального отбора и обучения операторов, создания рациональных режимов их труда и отдыха. Этот вид имеет своей целью включение в систему операторов, обладающих нужными для работы профессиональными качествами.
Задачи этого типа решаются в процессе эксплуатации СЧМ с использованием рекомендаций психологии труда и педагогики, психофизиологии и гигиены труда, производственной медицины и социальной психологии.
Таким образом, три рассмотренных вида обеспечения деятельности направлены на рациональное создание
трех основных частей СЧМ: технических средств, операторов, рабочей среды. Кроме них в качестве вспомогательных можно выделить также научно-методическое и управленческое обеспечение [184].
Результатом обеспечения деятельности оператора является оснащение его необходимыми средствами деятельности. Под ними понимаются материальные, энергетические или информационные образования, с помощью которых реализуется деятельность [216].
Средства деятельности подразделяются на внутренние и внешние. Внутренние средства внутренне присущи человеку; под ними понимаются такие компоненты деятельности человека, как знания, навыки, умения, программы действий, образы, понятия и т.п.
К внутренним средствам следует отнести и ту потенциальную энергию, которая заключена в двигательном аппарате человека [53].
К внешним относятся материальные (технические) средства, непосредственно используемые оператором в процессе работы либо обеспечивающие ее выполнение. К ним относятся основные и вспомогательные рабочие средства, средства обеспечения и средства подготовки.
Основные средства непосредственно участвуют в информационном обмене между человеком и машиной. К ним относятся средства отображения информации (дисплеи, различного рода табло, мнемосхемы, экраны, графопостроители и др.) и органы управления (пульты с органами управления, клавиатуры, кнопочные пульты, переключатели, тумблеры, световые карандаши и пр.).
Вспомогательные рабочие средства непосредственно не участвуют в информационном обмене между человеком и машиной, но используются оператором в процессе его деятельности. Это - средства связи и передачи данных (телефонные, телевизионные, телеграфные, видеотелефонные и др. аппараты), средства сигнализации (специальные индикационные и сигнализирующие устройства, зуммеры, звонки и т.п.), конструктивные элементы (шкафы, столы, столешницы, подставки, планшеты и т.д.), вспомогательные устройства (световые указки, настольные лампы и стекла, специальные приспособления и пр.).
Средства обеспечения самим оператором не используются для выполнения деятельности, но способствуют ее выполнению. В их число входят средства жизнеобеспечения, средства контроля и диагностики функционального состояния оператора, средства контроля и оценки результатов его работы.
Технические средства подготовки служат для профессионального обучения и тренировок операторов.
Рассмотренные виды внешних средств деятельности играют различную роль и имеют разное значение в деятельности оператора. Однако в любом случае весьма важное значение при их создании и размещении на рабочем месте оператора имеет учет соответствующих инженерно-психологических требований.
Между внешними и внутренними средствами существуют сложные взаимодействия. Внутренние средства при их оптимальной организации могут компенсировать недостатки внешних средств, и, наоборот, многие достоинства внешних средств деятельности могут оказаться неиспользованными при низком уровне организации внутренних средств [216].

Психические явления в деятельности оператора

Деятельность оператора представляет процесс достижения поставленных перед СЧМ целей, состоящий из упорядоченной совокупности действий оператора. Анализ деятельности человека показывает, что она невозможна без участия психики, без сознательного отражения окружающего мира.

Классификация методов

Как указывалось в главе I, для инженерной психологии характерным является системный подход к рассмотрению изучаемых процессов и явлений. Многоуровневый и многомерный характер психических процессов требует применения различных методов для возможно более полного изучения деятельности человека-оператора в СЧМ, и прежде всего - информационной стороны этой деятельности.
Поэтому инженерная психология пользуется широким ассортиментом методов и конкретных методик, сложившихся в психологической науке, а также в других, смежных с нею областях (в кибернетике, физиологии и гигиене труда, математике, технических науках и др.).
Эти методы используются как в фундаментальных исследованиях, направленных на выявление закономерностей информационных процессов в СЧМ и деятельности оператора, так и при инженерно-психологических испытаниях новых образцов техники, проводимых с целью проверки их соответствия свойствам и возможностям человека. Данные методы могут быть направлены на изучение каждого из компонентов СЧМ: человека, техники, среды.
В данном разделе преимущественно будут рассматриваться методы изучения и исследования деятельности человека в СЧМ, методы исследования и оценки технических средств, с которыми взаимодействует оператор, и внешней среды, в которой он работает, преимущественно будут рассмотрены в разделе IV при изучении соответствующих вопросов.
Применение рассматриваемых методов к изучению и оптимизации деятельности оператора имеет свою специфику [55]. Во-первых, проектировочная направленность инженерной психологии требует применения не только эмпирических, но и априорных проектировочных методов (в частности, методов моделирования). Во-вторых, применение в инженерной психологии обобщенных показателей эффективности, напряженности и комфортности деятельности предполагает применение процедур получения интегральных показателей на основе системы частных показателей. Один из возможных (но далеко не единственных) подходов решения этой задачи связан с применением формулы типа (3.12).
В-третьих, инженерно-психологическое исследование или оценка деятельности оператора должны быть всегда системными, что существенно лишь при одновременном использовании различных методов, отражающих взаимосвязь между компонентами и основными свойствами СЧМ [55].
Для определения общей стратегии выбора методов решения инженерно-психологических задач следует воспользоваться положением о трех типах психологического знания: созерцательно-описательный, эмпирический и действенно-преобразующий [92]. Они соответственно отражаются в теоретических, эмпирических и практических представлениях о деятельности оператора. Причем каждый последующий тип знания формируется в недрах предыдущего, трансформируется, включая в себя его содержание.
Первый же из названных типов - созерцательно-описательное знание непосредственно формируется в житейском опыте (в данном случае в практике эксплуатации СЧМ). Другими словами, инженерно-психологическая теория развивается на базе тех данных, которые накапливаются в экспериментальных и прикладных исследованиях. Являясь для теории неиссякаемым источником информации, они служат и средством проверки ее истинности.
Поэтому диалектическое единство теории, эксперимента и практики эксплуатации СЧМ является основным принципом разработки и применения методов исследования СЧМ, в том числе и методов исследования деятельности оператора [92].
В соответствии с этим положением методы исследования в инженерной психологии условно могут быть разделены на две большие группы: аналитические (описательные) и эмпирические (экспериментальные и эксплуатационные, или практические). В большинстве исследований они тесно переплетены между собой и взаимно дополняют и обогащают друг друга.
Для правильного понимания применяемых в инженерной психологии методов нужна прежде всего их классификация. К сожалению, четкая классификация методов исследования в инженерной психологии отсутствует. Сложность разработки такой классификации связана с тем, что она должна охватывать все сферы исследований инженерной психологии, которая окончательно не оформилась и продолжает только формироваться.
Тем не менее определенные предпосылки для разработки такой классификации уже имеются.
По способу получения данных о характеристиках деятельности оператора методы делятся на объективные (инструментальные) и субъективные. Объективные методы предполагают использование различных приборов и аппаратуры.
К таким методам относятся: измерение характеристик производственной среды (освещенность, шум, вибрация и т.п.), метрические измерения, хронометраж, измерение физиологических показателей (пульс, дыхание, электрокардиограмма и др.), измерение психологических характеристик (памяти, внимания, скорости реакций и т.д.). Более подробно эти методы рассматриваются в главе X.
В основе субъективных методов лежат оценки деятельности оператора, даваемые либо экспериментатором, либо самим испытуемым (самонаблюдение и самоотчет, трудовой метод). В случае, если исследование проводится под руководством экспериментатора, весьма важно исключить нежелательные эффекты, связанные с присутствием экспериментатора.
Разновидностью субъективных методов являются экспертные и социометрические методы.
В зависимости от условий, в которых получаются оценки деятельности оператора, различают исследования - на основе реальной (наблюдение, естественный эксперимент, трудовой метод, большинство опросных методов и др.), либо на основе моделированной деятельности.
К последней группе относятся практически все виды моделирования, подробная характеристика которых дается в конце данной главы.
И, наконец, по характеру получения данных о деятельности оператора выделяются психологические, физиологические, математические методы. Отдельно можно выделить также качественные методы.
С помощью психологических методов осуществляются анализ деятельности оператора (или ее отдельных сторон) в реальных или лабораторных условиях, проводится оценка влияния разного рода факторов на деятельность оператора и ее результаты. Применение их в инженерной психологии осуществляется по двум основным направлениям: в целях исследования или в целях испытаний. В результате исследований (наблюдение, эксперимент, опрос) устанавливаются определенные факторы и закономерности, раскрываются механизмы деятельности оператора, проводится психологический анализ деятельности.
В результате испытаний, проводимых обычно с помощью тестов, у человека определяется наличный уровень тех или иных психологических качеств и характеристик.
Физиологические методы применяются в инженерной психологии для изучения функционального состояния оператора в процессе трудовой деятельности, для определения реакции различных систем организма-на выполнение данной деятельности. Анализ физиологических характеристик оператора позволяет оценить, какими средствами, какой ценой достигается выполнение задачи оператором.
Использование математических методов в инженерной психологии осуществляется при статистической обработке результатов наблюдений; при отыскании зависимостей, описывающих соотношения между изучаемыми переменными; при построении моделей деятельности оператора. Первые две из перечисленных задач являются традиционными для многих отраслей психологии, последняя же относится к числу специфических задач инженерной психологии. Поэтому ей в дальнейшем будет уделено основное внимание. Разновидностью математических методов являются имитационные методы.
Суть их сводится к моделированию с помощью ЭВМ изучаемых процессов.
В инженерной психологии эти методы используются для моделирования деятельности оператора с помощью ЭВМ.
Качественные методы являются традиционными для инженерной психологии. В целом их можно отнести к неформальным (интуитивным, творческим, эвристическим) процедурам. С помощью данных методов решаются вопросы концептуального проектирования, построенного на основе анализа, логических концепций, гипотез и т.д. [22].
Применение качественных методов происходит по двум основным направлениям. Во-первых, это методы, направленные на активизацию творческой активности. Примером является метод мозгового штурма (брейнсторминга).
Метод направлен на интенсификацию процесса группового поиска решения некоторой проблемы. Основная суть метода состоит в генерировании идей участниками группы и последующего анализа этих идей.
Во-вторых, это методы, связанные с решением задачи распределения функций между человеком и машиной [40]. Основными, из них являются метод традиций и методы, основанные на принципах ответственности, формализации и преимущественных возможностей.
Эффективное изучение деятельности оператора может быть проведено только при разумном сочетании различных методов. Это вытекает из требований системного подхода.
Так, например, при проектировании деятельности оператора на ранних этапах проектирования целесообразно применение математических методов. С их помощью можно оценить в общем виде место оператора в СЧМ, рассчитать основные показатели его деятельности, предъявить требования к техническим устройствам СЧМ.
В дальнейшем по мере детализации проекта и получения необходимых исходных данных появляется возможность более полного исследования деятельности оператора с помощью имитационной модели. Однако при этом может возникнуть необходимость получения некоторых исходных данных.
Тогда проводится лабораторный эксперимент частного характера. На более поздних этапах проектирования становится возможным проведение комплексного экспериментального
лабораторного исследования, дополненного замерами физиологических показателей оператора, их опросом о характере выполняемой деятельности, некоторыми математическими расчетами. В ходе испытаний и эксплуатации СЧМ эти исследования могут проводиться в еще более полном объеме.

Методы описания и анализа деятельности оператора

Как уже отмечалось, любое инженерно-психологическое исследование должно начинаться с описания и анализа деятельности оператора в системе человек-машина. Их целью является определение места человека при решении задач, для которых предназначена изучаемая система, общая психофизиологическая характеристика деятельности в ней человека, выявление структуры человеческих факторов, влияющих на эффективность работы системы в целом и ее отдельных частей.
В зависимости от конкретной задачи цель такого анализа может быть различной. Если предстоит проводить экспериментальные исследования, то описание и анализ нужны главным образом для выбора адекватной модели деятельности или отдельных типовых действий, а также для определения конкретных задач эксперимента. Если требуется провести инженерно-психологическую оценку СЧМ, то целью анализа будет выявление тех компонентов системы, по которым должна проводиться эта оценка. При разработке критериев и методов профессионального отбора описание и анализ должны быть направлены на выявление свойств личности, существенно влияющих на качество деятельности [55].
Помимо описания и анализа психологической стороны деятельности необходимо проанализировать и ее основные производственные характеристики (производительность труда, используемые трудовые приемы, условия труда, характерные ошибки операторов, травматизм и др.).
Под описанием деятельности понимается ее отображение с помощью некоторой системы знаковых средств. Описание деятельности является важнейшей
задачей профессиографии - научного метода описания профессии. Выделяют два основных подхода к описанию деятельности оператора: на уровне системы человек-машина и на уровне отдельных операций.
Первый подход служит для раскрытия и отображения только общих психологических особенностей, присущих всей рассматриваемой деятельности (ее организации, композиции, структуре, составу и т.п.). Описание деятельности при этом включает:

• перечень функций, выполняемых человеком в процессе деятельности;
• связь человека с отдельными техническими средствами;
• совместное отображение перечня функций и связей.

Указанные задачи решаются путем пространственно-организационного или многомерно-весового описания деятельности [15, 22].
Пространственно-организационное описание является одним из простых способов установления взаимосвязи между человеком и техническими средствами. Описание осуществляется с помощью схемы, на которой изображены технические средства, с одной стороны, и человек или группа людей - с другой. Связи между этими компонентами системы изображаются с помощью стрелок, указывающих направление передачи информации или направление воздействия.
Форма стрелок может означать характер связи, иногда ее значимость, цифрами обозначается частота использования данной связи. Такой вид описания используется главным образом при анализе деятельности оператора со средствами индикации, отображения информации и органами управления на пультах.
Сходный способ может быть применен и для описания информационных потоков в системе.
Многомерно-весовое описание заключается в объединении наиболее существенных факторов показателей деятельности и в представлении их в единой стандартизированной форме. Для такого описания требуется прежде всего выделить те показатели и факторы, влияние которых на деятельность признается наиболее существенным.
Затем необходимо определить показатели этих разнородных и качественно различных факторов в единых величинах, например, в весовых коэффициентах или баллах. При этом представляется
возможным все переменные объединить в единой схеме и рассматривать их с учетом удельного веса в деятельности. Весовые коэффициенты могут определяться путем как непосредственных или косвенных измерений, так и экспертных оценок.
При многомерно-весовом описании деятельности предусматривается также и учет качественного своеобразия каждого вида деятельности, определяющих как составляющие деятельности, так и ее условия. Выделяются критерии, обусловливающие мотивацию деятельности человека, значимость для него отдельных действий, а также критерии, определяющие для него уровень работоспособности и утомления, операционную или эмоциональную напряженность и т.п.
Более подробно техника проведения такого описания дается в работах [15, 160].
Второй подход предназначен для характеристики компонентов исследуемой деятельности, представления ее операциональной структуры и раскрытия психологического содержания отдельных действий и операций. Описание деятельности в этом случае предполагает составление перечня элементарных преобразований ситуации или объекта, предписываемых целью трудового процесса.
Последний расчленяется на конечное число элементов, поддающихся измерению и регистрации, затем выявляются их функциональные связи. В такие описания включаются не только элементы деятельности человека, но и процессы, реализуемые техническими средствами.
Одним из наиболее сложных вопросов при таком подходе к описанию деятельности является установление меры дискретности, т.е. уровня детализации рассматриваемых элементов трудового процесса. Для их определения приходится анализировать и оценивать совокупность вопросов, начиная от специфики задачи и кончая реализацией моторных действий и контролем за ними.
Трудности определения элементарных составляющих деятельности заставляют осуществлять ее описание на уровне единиц, которые непосредственно могут фиксироваться в процессе работы (например, отсчет показаний прибора, поворот рукоятки, перемещение руки или взгляда и т.д.), или явно выраженных логических условий, которые, очевидно, присутствуют при выборе способа действия.
Такой подход наиболее полно реализуется с помощью алгоритмического описания деятельности (его словесная форма, логическая, структурная и граф-схема алгоритма), путем составления диаграмм и органинграмм деятельности, ее описания с помощью специальных символьных языков.
Названные методы операционально-структурного описания позволяют во многих случаях достаточно детально охарактеризовать трудовой процесс и могут быть положены в основу его последующего анализа. Они позволяют оценить, например, такие показатели трудового процесса, как степень разнообразия работы, интенсивность процесса в целом или его какого-либо этапа, степень стереотипности, логической сложности алгоритма решения задач и т.п.
Кроме того, описание деятельности на уровне элементарных действий может быть использовано для составления инструкций по работе оператора при решении тех или иных задач.
Описание и анализ деятельности на уровне операций может проводится следующими методами: диаграмм оперативных планов, граф-схем, органинграмм, символьных языков, алгоритмического описания. Метод диаграмм оперативных планов позволяет получить графическое описание последовательности преобразования информации и действий оператора при решении отдельных задач управления.
При данном методе способы преобразования информации и действия оператора представляются на специальной диаграмме в форме соответствующих геометрических фигур, а соединяющие эти фигуры линии символизируют последовательность выполнения таких действий и преобразований [114].
Метод граф-схем служит для краткого, схематичного отображения отдельных характеристик деятельности оператора: ее операционно-логической структуры, вероятностно-статистических или временных связей, причинно-следственных факторов возникновения ошибок и т.п. Если события, фиксируемые оператором, и отдельные его действия представить как вершины графа (А, В, С и т.д.), а возможные связи между ними - как дуги этого графа, то полученная таким образом граф-схема может служить кратким описанием рассматриваемого
этапа деятельности (рис. 5.1).
Использование граф-схем позволяет получить некоторые количественные характеристики деятельности оператора, при этом представляется возможность учесть и вероятностный характер деятельности оператора [111, 178].
Метод органинграмм позволяет наглядно, в графической форме представить все логические условия, которые принимаются во внимание при решении задачи управления, и отображать их в той последовательности, в какой они используются в процессе переработки информации. Если в диаграмме оперативных планов в основном подчеркиваются виды преобразования информации, то в органинграмме выделяются главным образом логические возможности поиска решения на разных его этапах.
Поэтому в органинграмме оказываются представленными отдельные бинарные схемы, последовательно перебирая которые можно оценить все возможные пути решения задачи. Пример органинграммы приведен на рис.
5.2. Исходным событием здесь является обнаружение оператором факта, что температура масла (t_M) в двигателе превысила допустимое значение. Обнаружив это, оператор сопоставляет показания температуры масла и температуры выхлопных газов (t_BГ).
Если между ними есть соответствие, то причина неисправности - перегрев двигателя. Если соответствия нет, проверяется соответствие между температурой и давлением (Р_M) масла.
При условии их соответствия ставится диагноз - отказ термометра выхлопных газов. Если такого
соответствия нет, проверяется герметичность маслосистемы [77]. Достоинством метода является его высокая наглядность, недостатком - отсутствие указаний о том, каким образом осуществляются те или иные действия.
С помощью символьных языков представляется возможность в компактной, наглядной форме описать последовательность действий оператора по решению тех или иных задач.
Алгоритмическое описание деятельности оператора является одним из наиболее распространенных в инженерной психологии. При этом под алгоритмом (от лат. algorithmi, algorissmus) в общем случае понимается
последовательность операции, точное выполнение которых позволяет решить задачу определенного класса. В соответствии с этим алгоритмом деятельности оператора называется логическая организация его деятельности, состоящая из совокупности элементарных действий (отсчет показаний прибора, извлечение информации из памяти, включение тумблера и т.п.) и логических условий, определяющих выбор того или иного действия.
Алгоритмическое описание деятельности может выполняться в словесной, таблично-текстуальной, символьной форме, в форме граф-схем, структурной или логической схемы.
В логической схеме алгоритма (ЛСА) большими латинскими буквами обозначаются элементарные действия (ЭД), малыми буквами - логические условия, определяющие выбор того или иного ЭД. Каждое логическое условие имеет два возможных исхода.
От каждого символа логического условия начинается нумерованная стрелка (↑3), которая оканчивается у какого-либо другого члена (↓3). Работа ЛСА начинается с того, что срабатывает самый левый член схемы. После этого определяется, какой элемент должен, работать следом за ним. Если первый член был ЭД, то за ним должен сработать тот член схемы, который непосредственно следует за ним, т.е. второй.
Если же первый член схемы - логическое условие, то возможно два исхода: или логическое условие выполняется (тогда срабатывает следующий член алгоритма), или же оно не выполняется. В этом случае срабатывает тот член, к которому ведет нумерованная стрелка, начинающаяся после данного логического условия.
Дальнейшая работа схемы аналогична рассмотренной.
Рассмотрим простейший пример записи алгоритма на языке ЛСА
↓2 A p ↑1 B ↓1 C q ↑2 D.
Это означает, что оператор должен выполнить действие А, затем проверить выполнение логического условия Р (например, горит или нет сигнальная лампочка). Если условие не выполнено (лампочка не горит)
осуществляется действие С, в противном случае оператор выполняет действия В и С. После этого проверяется логическое условие q. В зависимости от результата проверки оператор либо приступает к выполнению действия D (при положительном исходе), либо возвращается к действию А.
В соответствии с принципами системного подхода алгоритмическое описание и анализ деятельности оператора должны проводиться на различных уровнях. В зависимости от этого меняется способ описания и его программная интерпретация в случае реализации алгоритма с помощью ЭВМ.
Возможные варианты приведены в табл. 5.1.
Таблица 5.1
Многоуровневое описание операторской
деятельности

Вид деятельности	Алгоритмическое описание	Программная интерпретация
Элементарное действие	Оператор алгоритма	Микропрограмма
Деятельность по выполнению частной задачи	Последовательный алгоритм	Микропрограмма
Деятельность в частном режиме	Объединенный последовательный алгоритм	Подпрограмма
Индивидуальная деятельность	Объединенный последовательный алгоритм высшего уровня	Программа
Групповая деятельность	Переменно - последовательный алгоритм	Сетевая программа

Вместе с тем необходимо отметить, что алгоритмический способ описания деятельности человека-оператора предполагает ряд ограничений и поэтому он неизбежно существенно упрощает реальную деятельность. К их числу относятся:

• последовательный характер описания алгоритмов;
• детерминированность функции переходов;
• бинарность логических условий;
• допущение о нулевых затратах на проверку логических условий.

Поэтому дальнейшая модификация способов алгоритмического описания деятельности оператора
должна проходить по пути учета вероятностного характера алгоритмической модели и отражения многозначности проверяемых человеком логических условий (использование правил многозначной логики). Для учета параллельного характера выполнения отдельных действий весьма плодотворным может быть применение сетевых графиков и биологических графов.
Последний представляет собой модифицированную граф-схему алгоритма, пригодную для описания параллельно-последовательных процессов.
Анализ схемы алгоритма позволяет получить и некоторые количественные характеристики трудового процесса: показатели стереотипности, логической сложности, динамической интенсивности [52].
Показатель стереотипности оценивается по наличию в алгоритме непрерывных последовательностей без логических условий, а также по длительности этих последовательностей. Этот показатель определяется по формуле
Z =

K

∑

n = 1

P_n(0) X_n(0),(5.1) где X_n(0) - число последовательных элементов в группе без логических условий по 1, 2, ..., К членов; P_n(0) - вероятность таких групп.

Конфликты в системе "человек-машина" и способы их решения

К таким воздействиям относятся: ремонт или замена отказавших технических звеньев, восстановление работоспособности операторов, исправление ошибок их деятельности,
профессиональный отбор и обучение персонала и т.п.
Рассмотренный цикл повторяется заново до тех пор, пока время функционирования системы не достигнет заданного значения.
К этому же направлению относится и функционально-структурная теория эргатических систем. Основу ее составляет обобщенный структурный метод (ОСМ) оценки эффективности, качества и надежности СЧМ [35, 137]. Сущность метода заключается в том, что любую деятельность можно расчленить на мельчайшие элементы - типовые функциональные единицы (ТФЕ). На основании ТФЕ разработаны типовые функциональные структуры (ТФС), которые служат уже не для описания отдельных действий, а для описания фрагментов деятельности, присущих самым разнообразным системам.
С помощью ТФС может быть описана деятельность в целом. В рамках метода получены математические модели, позволяющие оценить показатели качества функционирования эргатической системы и определить ту ее структуру, для которой эти показатели будут наилучшими.
Дальнейшее развитие метода состоит в том, что элементы планирования и принятия решений моделируются с помощью метода ситуационного управления, а исполнение - с помощью ОСМ.
Такой подход носит название комплексного обобщенного структурного метода (КОСМ), обеспечивающего представление функционирования эргатических систем в виде функционально-семантических сетей. Однако этот подход находится еще в стадии разработки.
Одной из наиболее работоспособных является системная концепция анализа и оценки надежности СЧМ [185, 186]. Она базируется на восьми частных концепциях: аппаратурной безотказности применяемых технических средств, полной аппаратурной безотказности, восстанавливающего оператора, подготавливающего оператора, управляющего оператора, дежурного оператора, биологически надежного оператора. Целесообразность использования конкретной концепции определяется видом решаемой задачи и не-I It обходимостью учета тех или иных свойств оператора
и техники и режимов работы СЧМ. При этом каждая последующая концепция учитывает более полный набор свойств и дает более полные оценки надежности СЧМ. Так, при оценке только аппаратурной безотказности достаточно использовать первые две концепции (влияние оператора на надежность СЧМ при этом не учитывается); для обеспечения ремонтопригодности оборудования необходимо использовать уже третью концепцию и т.д. Более высокие концепции обеспечивают расчет надежности СЧМ в целом, учитывая и готовность операторов, и подверженность их ошибкам и биологическим отказам организма.
Для каждой концепции разработаны формулы для определения надежности СЧМ. Сложность деятельности (учет различных факторов) учитывается с помощью поправочных коэффициентов, степень детализации которых зависит от вида учитываемых факторов сложности.
Совместно с разработанной программой обеспечения эргономического качества СЧМ и методикой расчета времени и вероятности безошибочного выполнения алгоритма оператором (способ статистического эталона) данный подход может быть применен для анализа, описания и проектирования довольно широкого крута систем человек-машина.
В рамках кибернетического направления разработана и успешно применяется на практике и системно-лингвистическая концепция [196]. Сущность концепции состоит в том, что на ранних этапах проектирования используется классификация систем отображения информации по внешним характеристикам, языкам обмена и методам технической реализации.
На последующих этапах применяются специальные методы и языки описания действий человека. Далее проводятся психологические эксперименты, в которых выявляются ход и особенности решения человеком критических задач и наконец строится трансформационная модель принятия решений, в составе которой используются формализмы лингвистической семантики.
Посредством модели сравниваются различные варианты построения систем отображения информации, а также конструкции языков обмена и процедуры диалога человек-ЭВМ.
Концепция нашла применение в трех основных областях: для построения щитов управления сложными автоматизированными технологическими процессами; для создания учебно-тренировочных центров и для проектирования диалога человек-ЭВМ. На ее основе возник алгоритмический подход в подготовке операторов: основным стержнем подготовки является овладение оператором приемами и навыками принятия оперативных решений. При этом знания должны способствовать решениям, носить направленно оперативный характер, навыки взаимодействия с приборами и органами управления - дополнять, а не затемнять содержание оперативных решений.
Разработан ряд форм подготовки операторов, в частности, карты наблюдений, деревья оценки ситуаций, планы действий, игровые сценарии тренировок [197].
На основе концепции проведено инженерно-психологическое проектирование щитов управления для ряда тепловых и атомных энергоблоков, учебно-тренировочных центров, различного рода диалоговых систем - для научных экспериментов, автоматизации проектирования и обучения.
Определенный интерес представляет также разработанная Г.В. Дружининым статистическая теория процессов выполнения работы [42].
Она используется для априорной оценки времени выполнения работы в условиях действия на работников различного рода случайных факторов. В инженерной психологии данная теория применяется для описания процессов переработки информации оператором и определения времени τ_оп решения им той или иной задачи управления при следующих предположениях:

• средняя скорость переработки информации V в пределах одной задачи постоянна, но в силу случайных факторов может меняться от задачи к задаче;
• объем информации, перерабатываемой при решении каждой задачи постоянен и равен h;
• величина V распределена по нормальному закону с параметрами m_v и σ_у.

Зависимость количества перерабатываемой информации от времени выражается формулой H(t) = Vt. Эта зависимость является веерной случайной функции, ее графическое изображение приведено на рис.
3.4. Для
таких функций закон распределения времени τ_оп, необходимого для достижения величиной H(t) заданного значения h представляет собой альфа-распределение. Оно характеризуется двумя параметрами: α и β.
Первый из них является безразмерной величиной и представляет собой среднюю относительную скорость переработки информации, параметр β имеет размерность времени и называется относительным объемом работы.
При α 3 что характерно для большинства видов операторской деятельности, параметры альфа-распределения можно оценить по формулам
α ≈

τоп

στ

, β ≈

τоп2

στ

= α τ_оп,
где τ_оп и σ_τ - соответственно среднее значение и среднеквадратическое отклонение времени решения задачи оператором.
Использование этих соотношений позволяет получить функцию плотности распределения времени τ_оп. В инженерной психологии статистическая теория выполнения работы используется для описания процессов переработки информации при сделанных выше допущениях в условиях действия ряда случайных факторов.
Наибольшее применение эта теория получила для определения времени τ_оп, а также определения надежности оператора, работающего в условиях временных ограничений.
В рамках кибернетического направления В.Г. Денисовым разработана концепция совместимости оператора, машин и среды в рамках единой системы человек-машина [38].
Согласно концепции основным системообразующим фактором в СЧМ является совместимость составляющих систему компонентов. Рассматриваются следующие виды совместимости:

• информационная, предполагающая соответствие циркулирующих в системе информационных потоков возможностям отдельных ее компонентов по приему и переработке этих потоков;
• энергетическая, предусматривающая совместимость отдельных компонентов СЧМ с точки зрения производимых усилий;
• пространственно-антропометрическая, определяемая соответствием компонентов системы пространственным характеристикам (размеры, расположение в пространстве, досягаемость и т.п.);
• технико-эстетическая, заключающаяся в соответствии внешнего вида и удобства работы с изделием эстетическим вкусам человека;
• биофизическая, предусматривающая совместимость компонентов системы с точки зрения осуществления управляющих движений.

В дальнейшем на основе этой концепции Е.М. Хохловым была выдвинута в качестве центральной проблемы категория взаимодействие; с помощью которой решалась задача учета большого количества факторов, влияющих на деятельность оператора [189]. При этом автор отрицательно относится к идее выделения психологических факторов сложности [17], считая ее неплодотворной. На основе проблемы взаимодействия разработан комплексный операционный анализ эксплуатационных процессов, основу которого составляет кольцевой (спиральный) анализ отрицательных процессов в СЧМ.
К отрицательным процессам относятся потоки отказов и дефектов техники, поток ошибок операторов, поток эксплуатационных замечаний. Выявленные такие потоки в ряде СЧМ (на воздушном транспорте, в прессово-кузнечном оборудовании и др.) были обработаны методом логического центрирования, на основании чего построены статистические ряды динамики, столбиковые диаграммы, определены основные
статистические индексы [63]. Полученные данные используются при модернизации существующих и проектировании вновь создаваемых СЧМ аналогичного назначения.
Рассмотренные концепции, несмотря на их различия между собой, нашли в той или иной степени применение при решении ряда практических задач. Их применение дало и существенный экономический эффект [18, 35, 42, 53, 102, 137, 169, 189, 197]. Однако в них вне поля зрения остались особенности функционирования систем человек-машина, деятельность оператора в которых протекает по схеме массового обслуживания. Этот класс СЧМ условно называется автоматизированными системами массового обслуживания (АСМО).
Их особенности рассматриваются в специальной концепции анализа и проектирования АСМО [45, 167].
Эта концепция, не отвергая и не противореча рассмотренным выше концепциям, дополняет их учетом особенностей деятельности оператора в условиях потока сигналов, что является отличительной чертой систем массового обслуживания. В основе концепции лежит положение, выдвинутое Ю.М.
Забродиным о том, что основная проблема в проектировании деятельности оператора состоит в оценке возможностей ее выполнения [142]. Тем самым подчеркивается, что основные проектные решения принимаются в результате инженерно-психологической оценки.
Учитывая специфику деятельности оператора в АСМО (работа в условиях потока сигналов) основное внимание в концепции уделяется динамической оценке показателей деятельности и состояния оператора.
С учетом сказанного структурная схема проектирования деятельности оператора имеет вид, показанный на рис. 3.5. Основу проекта составляет анализ деятельности в условиях потока сигналов (особенности такой деятельности рассмотрены в следующей главе). На основании анализа проводится инженерно-психологическая оценка деятельности, по результатам которой и принимаются основные проектные решения.
Оценка является важнейшим и завершающим этапом каждой из стадий проектирования системы.
Инженерно-психологическая оценка проводится по четырем основным направлениям (рис. 3.5). Она
включает в себя как оценку достигнутых результатов, так и оценку тех затрат, которыми эти результаты достигаются. Оценка результатов состоит в определении соответствия техники возможностям человека по обработке потока сигналов и определении основных показателей качества деятельности (надежность, быстродействие) с последующей оценкой их влияния на соответствующие показатели всей системы.
Помимо оценки достигнутых результатов необходимо провести и оценку произведенных при этом затрат. Они включают в себя прежде всего экономические затраты, это направление носит название экономической оценки СЧМ. Однако для СЧМ понятие затрат имеет еще один смысл.
В данном случае речь идет о затратах человеческого организма, об определении психофизиологической цены деятельности.
Эта задача решается путем контроля и диагностики функционального состояния оператора. Наибольшее значение при этом имеет применение бесконтактных методов.
Основным методом проведения оценки является математическое моделирование деятельности оператора. Разрабатываемые для этой цели модели относятся к классу моделей обслуживания.
Рассмотренные концепции носят довольно общий, системный характер и применяются для решения задач анализа и проектирования деятельности оператора в целом. Помимо них разработан и ряд частных концепций, применяемых для решения конкретных, отдельных задач.
К ним относятся: концепция включения [81], концепция информационного поиска [57], алгоритмического описания деятельности оператора [52], саморегуляции [77] и самоконтроля деятельности [121, 145], психологической защиты [34, 145] и целый ряд других. Более подробно эти концепции рассмотрены при изучении соответствующих вопросов книги.

Конфликты в системе человек-машина и способы их решения

Как было показано ранее, сложная развитая человеко-машинная система состоит из множества подсистем, каждая из которых имеет свою иерархию в виде моделей конечного, динамического состояния и стереотипа поведения (функционирования) человеческих и технических подсистем. В том случае, когда цели подсистем на каком-либо уровне иерархии оказываются противоположными, в системе человек-машина возникает конфликт.
Под ним в общем случае понимается явление взаимодействия различно целеустремленных сторон - объектов, систем, а в рассматриваемом случае - подсистем (звеньев) системы человек-машина [131].
Прежде чем продолжить рассмотрение вопроса о конфликтах в СЧМ, кратко рассмотрим понимание этого понятия в психологии. Здесь конфликт (от лат. confliktus - столкновение) понимается как противоречие,
воспринимаемое человеком как значимая для него психологическая проблема, требующая своего разрешения и вызывающая активность, направленную на его преодоление. Конфликт характеризуется следующими признаками:

• 1) наличие противоречия;
• 2) восприятие его как значимой, требующей разрешения проблемы;
• 3) активность, направленная на преодоление противоречия.

Традиционно в психологии рассматривают три типа конфликтов. Личностный представляет собой противоречие, возникающее у данного человека между несовместимыми интересами, потребностями, представлениями, ролями и т.п., например, конфликт между желанием и чувством долга.
Межличностный конфликт - это ситуация, возникающая между разными людьми из-за противоречий в их интересах, целях, способах поведения и др. Межгрупповой конфликт возникает, когда участниками ситуации являются группы с разными целями, интересами и т.д. [145].
Понятие конфликта часто рассматривается и в физиологии труда. Он возникает, когда потребности энергетического обеспечения работы вступают в противоречие с возможностями обеспечения гомеостаза основных жизненных функций.
Такое обстоятельство, например, характерно для целеустремленной деятельности человека в неблагоприятных условиях внешней среды, когда ответная реакция человека носит характер динамического рассогласования [53].
В инженерной психологии изучается особый класс конфликтов, которые возникают между человеком и техникой в рамках системы человек-машина. Здесь источником конфликта является противоречие между требованиями решаемых оператором задач и его возможностями по их решению.
Одним из первых на это явление указал Ф.Д. Горбов, назвав ситуацию несоответствия средств отображения информации психофизиологическим возможностям человека по ее приему и переработке как конфликт человека с прибором [32].
Помимо этого конфликт с техникой возникает при перегрузке или недогрузке оператора информацией, наличии стрессовых ситуаций, неудобной рабочей позе и многих других случаях. Особенно часто возникают
конфликты при выполнении оператором деятельности в затрудненных, особых условиях. Подробнее об этом сказано в следующей главе.
Теоретической базой для описания и анализа конфликтов является математический аппарат теории игр. На основе этой теории строятся математические модели конфликта. Одна из первых игровых моделей конфликта предложена Дж.
Нейманом для описания игры двух лиц вполне определенного класса. В дальнейшем эта модель конфликта усовершенствовалась, обогащалась, расширялась сфера применимости данной модели на конфликты, модели которых отличались от неймановской, но при определенных предположениях допускали сведение их к неймановским игровым моделям, а следовательно, допускали разрешимость данных конфликтов в классе решений теории игр.
Эти обстоятельства позволили В.Ф. Венда использовать игровые модели для описания и анализа конфликта в системе человек-машина В качестве конфликтной здесь рассматривалась ситуация нарушения работоспособности системы и выявления оператором причины отказа [17].
Дальнейшая разработка теоретических и математических основ разрешения конфликта в СЧМ проведена В.В. Павловым в рамках разрабатываемой им организмической теории построения оптимальных систем человек-машина [131].
При этом считается, что конфликт возникает в системе, содержащей несколько организованных сторон, все или часть целей которых являются взаимоисключающими. Учитывая, что в общем случае цели СЧМ образуют многоуровневую иерархическую систему, можно говорить о глубине и ширине конфликта.
Эти понятия сопоставляются соответственно с числом уровней целей и числом целей на каждом уровне организованной системы, взаимоисключаемых целями организованных подсистем (сторон), участвующих в рассматриваемом конфликте.
Глубина и ширина конфликта - понятия субъективные, т.е. определяемые отдельно для каждой из организованных систем, которые в общем случае для них различны. Если стороны (подсистемы) пришли в силу каких-либо причин (например, случайных) во взаимостолкновение из-за различия целей какого-либо
уровня, то в силу своей априорной организации их действия могут грозить нарушением целостности всех или части сторон и тем самым целостности структур данной СЧМ и связанной с ней целостности системы ее целей. Такой конфликт носит название неорганизованного и основная задача разрешения конфликта заключается в переводе его в организованный.
При этом разрешение конфликта необходимо провести на ограниченном интервале времени, величина которого определяется самой логикой развития и преобразования конфликтной ситуации. Кто быстрее принимает и осуществляет верные решения, тот и выигрывает. Хорошие решения, но принятые с запозданием, устаревают, бесполезны.
В этом аспекте характерны ситуации со старением информации, когда поступающая к оператору стареющая информация является источником конфликта в СЧМ [46]. Для иллюстрации данного положения можно привести примеры конфликтов, рассматриваемых в задачах безопасности движения, в задачах перехвата подвижных целей, в задачах устранения неполадок в производственном процессе и т.п.
Здесь долго думать, просрочить время, воспользоваться устаревшей информацией есть проигрыш, разрешаемость конфликта не в пользу долго думающего, т.е. авария, поражение.
С позиций организмической теории показывается, что при разрешении конфликта в СЧМ следует исходить из принципа функционального гомеостазиса, являющегося основным понятием теории конфликта применительно к СЧМ. Этот принцип требует, чтобы система, находящаяся под воздействием других систем, обладала свойством обеспечивать при решении любой из своих задач постоянство стереотипа своего поведения, проявляя при этом определенную активность и обладая определенной свободой при осуществлении выполняемых действий.
Исходя из этих положений рассматриваются различные формы разрешимости конфликта: индивидуальные, коллективные и кооперативные, показывается что в общем случае проблему построения теории конфликта следует рассматривать в классе технических эргатических систем, т.е. систем человек-машина [131]. В пользу этого свидетельствуют такие соображения.

1. Системы человек-машина являются более общим классом технических систем, созданных человеком, а автоматические системы (в том числе и роботы) принципиально принадлежат к более низкому уровню искусственных систем, фактически всегда будучи подсистемами СЧМ.
2. Рассматривая в теоретическом плане класс систем человек-машина, мы тем самым рассматриваем и класс автоматических систем.
3. Наиболее сложным классом СЧМ есть класс эргатических организмов, в наибольшей степени обладающих поведенческими свойствами, приближающимися к аналогичным свойствам живых систем в разрешении конфликтов. Использование теории создания технических эргатических организмов (организмической теории) позволяет учесть в проблеме разрешения конфликтов опыт эволюционно обоснованного разрешения реальных конфликтов.

Все эти соображения позволили сформулировать предложение использовать организмическую теорию для разрешения проблемы конфликтов в СЧМ. При этом основная задача, как уже отмечалось, состоит в преобразовании неорганизованного конфликта в организованный, т.е. последовательно исследуя сначала низшие и лишь затем высшие формы конфликтов [131].
Конфликты в СЧМ приводят к целому ряду нежелательных для оператора явлений: падение работоспособности и ухудшение функционального состояния организма, а в случаях их длительного и частого повторения - к возникновению профессиональных заболеваний. Поэтому важной задачей инженерной психологии является разработка способов предотвращения возможных конфликтов и их разрешения в случае, если они все же возникли.
Основной путь решения этой задачи состоит в максимально возможном приспособлении техники к человеку путем учета его возможностей при создании и эксплуатации техники и в приспособлении человека к технике за счет профессионального отбора, обучения и тренировок. Иными словами, речь идет о взаимной адаптации человека и техники в СЧМ. Причем именно взаимной, поскольку только приспособление
техники к человеку или наоборот, человека к технике изолированно одно от другого проблему не решит. Эта адаптация должна носить многоуровневый характер: тотальный (на уровне среднестатистического человека вообще), контингентный (на уровне того круга людей, которые могут работать в данной системе), групповой (на уровне отдельных профессионально-типологических групп), индивидуальный (на уровне отдельного конкретного человека). Для особо ответственных условий труда и функций оператора предлагается также индивидуально-оперативная адаптация с учетом конкретного состояния человека при уточнении распределения функций между ним и автоматическими устройствами. Во всех случаях индивидуальная адаптация направлена на снижение реальной сложности решения задач в конкретных условиях, т.е. на предотвращение конфликта между человеком и машиной [17].
Вопросы индивидуализации условий труда более подробно рассматриваются в следующей главе.
Однако в ряде случаев (особенно в непредвиденных ситуациях) конфликта в СЧМ полностью избежать не удается. Тогда возникает задача минимизировать его возможные последствия.
Один из возможных путей решения этой задачи - подсказка (совет) оператору, т.е. представление ему организованной специальным образом дополнительной информации, помогающей оператору в процессе принятия решения или при осуществлении управляющих воздействий. Подсказка может осуществляться как при выполнении оператором реальной деятельности, особенно в необычных, сложных или стрессовых ситуациях, так и при обучении операторов (особенно в игровых ситуациях, связанных с принятием правильного решения по ходу изменения производственной ситуации).
Подсказка в реальной деятельности может даваться визуальным путем, например, засвечиванием транспарантов типа выключи двигатель, проверь правильность набора информации, повтори передачу и т.п. Однако такой вид подсказки не всегда эффективен, так как (особенно в стрессовой ситуации) зрительный анализатор человека может быть перегружен, и 1с4 он просто окажется не в состоянии обнаружить подсказку.
Кроме того, время реакции на нее больше, чем на сигнал, подаваемый голосом.
Здесь однако особенно важно соблюдение условия, чтобы этот сигнал был привычным дли оператора; только тогда он будет правильно воспринят и реализован.Два интересных примера в этом отношении приводит А.Н. Ефимов [46]. В одной из систем управления военными самолетами была введена система подсказок летчику, попавшему в неожиданные, нестандартные ситуации.
Эта система подсказок была записана женским голосом на магнитофон и необходимая подсказка в Нужный момент передавалась на борт. Один из летчиков, не зная об этом, попав в критическую ситуацию, отказался выполнить поступившие с земли команды, поскольку появление женщины в системе управления (а команда подавалась женским Голосом) было несовместимо с его опытом и не укладывалось в его сознании.
Конфликт не был разрешен.
Другой пример, но противоположного плана. В 20-е годы на Неве проводились очень важные такелажные работы, при выполнении которых такелажникам в строго определенное время (с точностью до нескольких секунд) руководителем работы должна была быть подана команда руби концы. На обоих берегах Невы собралось мНого зрителей, в том числе и ленинградское начальство. По какой-то причине руководитель работ замешкался, ситуация грозила выйти из-под контроля и могла привести к крупной аварии.
Тогда находящийся здесь известный ученый, академик, адмирал Крылов схватил мегафон и, не стесняясь крепких выражений, подал такелажникам нужную команду. Ситуация была спасена. Крылова благодарили за находчивость, но упрекнули в использовании нецензурных выражении, которые были слышны довольно далеко от места событий. На это адмирал ответил, что такелажники - народ особый, они привыкли слушать только своего боцмана, поэтому он вынужден был подать команду боцманским голосом, иначе такелажники могли бы ее попросту не воспринять.
В данном же случае команда (подсказка) была Подана в психологически привычном для исполнителей стиле.
Важное значение для разрешения возможных конфликтов имеет формирование у человека психологической
защиты [34]. Суть ее состоит в том, что у человека по мере накопления опыта, обучения, тренировки и т.п. формируется система, выполняющая роль ограждения сознания от информации, которая может разрушить его внутреннее равновесие, опирающееся на сложившуюся у него картину мира (для оператора, в частности, сложившееся у него представление о характере протекания управляемого процесса).
Эта система выполняет роль защитных психологических барьеров и может рассматриваться как особая форма переработки травмирующей информации. За счет этого она выступает как система стабилизации личности, проявляющаяся в устранении или сведении к минимуму отрицательных эмоций, когда есть опасность возникновения чувства тревоги, дискомфорта, опасности и т.п.
Получив неприятную (излишнюю, аварийную, требующую быстрого реагирования) информацию, с которой оператор не в состоянии справиться, он может умалить ее значимость, изменить (уменьшить) уровень своих притязаний (вслед за осознанием невозможности их реализации), исключить из рассмотрения сигналы, связанные с действиями, которые он не может выполнить.
Примерами таких действий является селекция информации в условиях ее избытка, а также эмоциональное выгорание. Под ним понимается выработанный личностью механизм психологической защиты в форме полного или частичного подавления эмоций в ответ на избранные психотравмирующие воздействия (например, не обращать внимание на неудобную рабочую позу). Эмоциональное выгорание представляет собой приобретенный стереотип эмоционального, чаще всего профессионального поведения.
Эмоциональное выгорание - отчасти функциональный стереотип, поскольку позволяет человеку дозировать и экономно расходовать энергетические ресурсы.
Психологическая защита может проявляться в виде защитных реакций или в виде защитного поведения. В совокупности они образуют защитные механизмы психики, которые могут совершенствоваться и развиваться в процессе психологической подготовки оператора. При ее организации и проведении следует иметь ввиду, что информация, представляющая для оператора опасность (в том числе и препятствующая нормальному
выполнению деятельности), в разной мере нарушая его представления о норме и благополучии, проходит через психологические барьеры неодинаково. Наиболее опасная отклоняется уже на уровне восприятия, менее опасная - воспринимается, а затем частично трансформируется.
Чем меньше поступающая информация грозит нарушить деятельность оператора, тем глубже она продвигается от чувственного (сенсорного) входа к двигательному выходу и тем меньше она видоизменяется на этом пути.
В общем случае психологическая защита и построенные на ее основе защитные механизмы имеют положительное значение для деятельности оператора, являются важным средством разрешения конфликтов. Однако в ряде случаев под влиянием защиты поведение человека может становиться нелепым, у него проявляются причудливые объяснения и неадекватный прогноз своих действий. Известны случаи, когда чрезмерная защита нарушала деятельность человека, вплоть до ее полной дезорганизации и неспособности выполнять работу [132].
Однако с помощью ряда приемов человек может изменить, скорректировать свою иерархию ценностей, упорядочить поведение в соответствии с измененной шкалой. Иными словами, он может не допустить, чтобы ему изменяла его обычная логика, минимизировать вторжение психологической защиты, трансформирующей способы анализа собственных мотивов и поступков. Это явление называется преодолением психологической защиты [34].
Ему, как и выработке способов формирования защитных механизмов, следует уделять определенное внимание в процессе психологической подготовки операторов.
Рассмотренные способы психологической защиты и ее преодоление являются преимущественно пассивными методами разрешения конфликтов. Они направлены на уход от конфликта, его предотвращение за счет ограничения травмирующей информации путем ее селекции, избежания, ограничения, нереагирования и т.п.
Однако такие подходы не всегда возможны и поэтому могут не давать нужных результатов. В этих случаях приходится применять активные способы разрешения конфликтов, которые базируются
на правильном и своевременном принятии решения оператором по выходу из конфликтной ситуации [27].
Такие ситуации наиболее часто возникают в АСУ технологическими процессами, работающими в режиме реального времени. Здесь под конфликтной ситуацией понимается такая, которая возникает в системе управления технологическим процессом в случае рассогласования действительного и требуемого состояний системы, и связана с необходимостью принятия оперативного решения оператором.
Причины возникновения конфликтных ситуаций следующие:

• ненадежность элементов системы, выход их из строя;
• несовершенство процесса управления, которое обусловлено неполнотой и неточностью информации об объекте управления, недостатками и ошибками оперативного персонала и т.п.;
• ограниченные ресурсы и возможности системы управления;
• необходимость преодоления многозначности, возникающей в процессе управления;
• неспособность системы управления к решению возникающих задач.

Таким образом, в АСУ реального времени проявляются все основные источники неопределенностей: неизвестность, неполнота, недостоверность, случайность, неточность, многозначность. В процессе функционирования системы эти неопределенности преодолеваются оператором на основе знания объекта и системы управления, постоянного анализа и предвидения (антиципации, вероятностного прогнозирования) хода процесса управления, опыта, интуиции и высокой профессиональной подготовки.
Устранение неопределенностей и принятие решения является результатом мышления оператора, обладающего присущими ему субъективными представлениями, суждениями и эмоциями.
Принятие решения оператором осуществляется с помощью специальной системы поддержки принятия решения (СППР). Основными элементами такой системы являются блоки распознавания конфликтных ситуаций, формирования плана их разрешения с учетом
важности и допустимого времени разрешения конфликта, генерирования гипотез о возможных причинах конфликтных ситуаций, формирования плана проверки и реализации решений. Работа СППР опирается на математический аппарат сетей Петри и нечетких множеств, применение имитационного моделирования, адаптивных информационных моделей и синтезаторов речи [27].
Сама же СППР является человеко-машинной системой адаптивного информационного взаимодействия, построенной по принципу гибридного интеллекта [17].

Личностные методы

Успешное решение задачи в обоих случаях обусловлено прежде всего способностью испытуемого к распределению и своевременному переключению внимания. Аппаратурные тесты широко используются для проверки свойств психомоторики, под которой понимается связь восприятия и движения. Иными словами, психомоторика изучает двигательные реакции человека в ответ на поступивший сигнал.
Примерами исследования в этой области является время простой и сложной зрительномоторной и звуко-моторной реакции, реакции на движущийся объект, частота тремора (она позволяет оценить способность к тонкой сенсомоторной координации движений). Широко
известны методики определения свойств нервной системы, основанные на измерении времени сенсомоторных реакций.
Известно, что сила нервной системы характеризуется ее способностью выдерживать сильные или длительные раздражители. Поэтому ряд методик основан на учете физиологического закона силы, проявление которого сводится к тому, что испытуемые со слабой нервной системой лучше реагируют на раздражители слабой интенсивности, а люди с сильной нервной системой - на раздражители высокой интенсивности. В группе других методик испытуемому предлагается в довольно высоком темпе осуществить серию простых сенсомоторных реакций (зрительных или акустических).
Чем быстрее ухудшается производительность работы (увеличивается время реакции), тем у испытуемого слабее нервная система. Лабильность нервной системы может оцениваться путем измерения критической частоты слияния (КЧМ) мельканий. Под ней понимается та минимальная частота пробелов, при которой возникает их слитное восприятие.
Чем больше КЧМ, тем выше лабильность нервной системы. Подвижность нервных процессов оценивается по предельному темпу сложной реакции выбора из трех альтернатив по методике А.Е. Хильченко [126].
Для оценки свойств нервной системы могут использоваться также специальные опросники [147].
Довольно часто аппаратурные методики применяются для определения мышечной выносливости, под которой в общем случае понимается способность к длительному выполнению деятельности без снижения ее эффективности. Различают динамическую (при подвижных мышцах) и статическую (при неподвижных мышцах) выносливость. Для оценки динамической мышечной выносливости и состояния двигательного анализатора используется специальная методика - теппинг-тест. Обследование заключается в том, что испытуемому предлагают в максимальном темпе работать в течение двух минут на телеграфном ключе.
Учитывается общее количество замыканий ключа, которое и характеризует динамическую выносливость. Этот показатель снижается при утомлении. Статическая мышечная выносливость оценивается временем, в течение
которого испытуемый удерживает на заданном уровне дозированное по величине усилие. Статическая выносливость зависит от особенностей высшей нервной деятельности и свойств нервной системы.
Аппаратурные методики позволяют во многих случаях более полно оценить оператора по сравнению с аналогичными по назначению бланковыми методами. Однако они требуют больших материальных затрат на изготовление и эксплуатацию аппаратуры. Поэтому приборы для психофизиологических исследований стараются делать комбинированными, позволяющими одновременно реализовать несколько различных методик.
Некоторые из таких приборов рассматриваются в главе X. Возможности аппаратурных методик расширяются путем использования ЭВМ, с помощью которых реализуются специальные компьютерные тесты.
Весьма распространенной разновидностью психологических тестов являются личностные опросники. Они базируются на самооценке испытуемым тех или иных собственных качеств и предназначены для диагностики степени выраженности у индивида определенных личностных черт (характера, темперамента, особенностей мотивационной сферы) и других психологических характеристик, количественным выражением которых служат суммарное число ответов на пункты опросника.
Разработаны и применяются различные опросники для диагностики устойчивых черт личности, отдельных видов мотивации, психологических и эмоциональных состояний, профессиональных и других интересов, склонностей, способностей (например, креативности), свойств нервной системы и др.
С помощью опросников можно получить информацию, характеризующую личность в широком диапазоне - от особенностей его физического и психического состояния до его морально-этических и общественных взглядов. Вопросы в опросниках группируются таким образом, чтобы ответы на них позволили оценить какие-либо свойства или состояния человека.
Эти сгруппированные вопросы носят название шкал; они различаются по наименованию изучаемого свойства или состояния личности (например), шкалы тревожности, активности, интро-экстраверсии, эмоциональной устойчивости и др.).
Опросники могут быть одномерными, диагностирующими одну и ту же характеристику, и многомерными, дающими информацию о целом ряде различных характеристик. Опросники применяются в прикладных или исследовательских целях, в индивидуальных или групповых исследованиях.
В настоящее время широко используется перевод опросников на компьютерную основу с автоматизированным предъявлением и обработкой результатов [148]. Конкретные примеры построения опросников более детально рассматриваются в конце данной главы.
Процедура применения тестов для решения практических задач психологической диагностики (профессионального отбора и обучения, контроля функционального состояния операторов, психологического консультирования, клинической практики и др.) называется тестированием. В процессе тестирования происходит определенное испытание, на основании результатов которого делается вывод о наличии, особенностях и уровне развития тех или иных качеств у испытуемого. Поскольку для решения многих задач психологической диагностики необходимо измерить у человека не одно, а несколько психологических качеств человека, применяют совокупность тестов, которая называется батареей.
Например, батарея тестов для профессионального отбора военных связистов включает в себя такие бланковые методики, как Корректурная проба с кольцами, Перепутанные линии, Отыскание чисел с переключением, Шкалы приборов, Компасы, Датчик [128].
Независимо от характера решаемых задач процедура тестирования включает в себя три этапа: 1) выбор теста (определяется целью тестирования и степенью достоверности и надежности теста); 2) проведение тестирования (определяется инструкцией к тесту и методикой его использования); 3) интерпретация результатов (определяется системой теоретических допущений относительно предмета тестирования). На всех трех этапах необходимо участие квалифицированного, специально подготовленного человека.
К тестам, применяемым для решения задач психологической диагностики, предъявляется ряд требований, основными из которых являются следующие.

1. Валидность или прогностическая ценность теста - соответствие его своему назначению. Она заключается в том, что результаты обследования находят подтверждение в успехах обучения и профессиональной деятельности. Валидность теста часто измеряется коэффициентом корреляции результатов его выполнения с внешними критериями (независимыми от этого теста). Получение при этом коэффициента корреляции, равного 0,3 - 0,4, можно считать очень хорошим показателем, свидетельствующим об удачном выборе теста.
2. Надежность теста, определяемая стабильностью его результатов при выполнении задания одним и тем же испытуемым. Надежность обычно измеряется коэффициентами корреляции между рядами результатов измерения по одному и тому же тесту (например, четными и нечетными) при первом и повторном измерении (в условиях, когда внешние факторы не могли еще повлиять на результаты). Надежность тестов возрастает с их продолжительностью. Минимально допустимым значением коэффициента надежности обычно считают величину 0,7.
3. Научность теста, т.е. научная обоснованность его применения. Выбор теста должен осуществляться на основании психографического изучения профессии, выявления ее структуры, требований с ее стороны к личности работника, к некоторым психическим процессам и психомоторным свойствам с учетом возможности их компенсации и развития. Необходимо также учитывать, что многие тестовые показатели, характеризующие искусственно изолированные свойства, выглядят иначе при моделировании целостной деятельности.
4. Дифференцированность и адекватность теста - направленность его на оценку определенного качества или группу качеств. Они определяются путем расчета коэффициентов корреляции с показателями тестов, направленных на оценку других показателей (чем выше коэффициент, тем ниже Дифференцированность теста) и с показателями тестов, адекватность которых изучаемому качеству установлена (чем выше коэффициент, тем выше адекватность).

1. Объективность и достоверность тестов достигается стандартизацией условий обследования, исключением влияния посторонних факторов (условий среды, особенностей экспериментатора, функционального состояния испытуемого, ошибок аппаратуры и т.п.). Должны быть исключены: предвзятость мнения экспериментатора, отсутствие мотивации у испытуемого, возможности индивидуальной предварительной подготовки к тесту. Тестирование должно проводится в точном соответствии с соответствующей инструкцией [111].

В заключение необходимо еще раз заметить, что к проведению тестовых испытаний следует подходить с большой осторожностью. Их результаты ни в коем случае нельзя абсолютизировать, - тестирование не должно полностью заменить другие виды психологического обследования.
Однако в сочетании с другими методами тестовые испытания могут дать весьма ценный материал для изучения психических свойств и состояний человека.

Личностные методы

В инженерной психологии человек-оператор рассматривается как личность, как субъект труда, как индивид [104]. Человек как личность выступает в качестве носителя определенных специальных отношений, характеризуется этими отношениями и их отражением в сознании и деятельности.
По определению Б.Г. Ананьева личность - субъект общественного развития и коммуникаций [5].
Свойства личности в наиболее общем плане можно разделить на свойства темперамента, характера и свойства, относящиеся к мотивационной сфере [128].
Человек как субъект труда - это представитель определенной профессии, носитель совокупности профессиональных качеств и навыков того или иного рода. Важной характеристикой человека как субъекта труда является эффективность (успешность) его деятельности, характеризуемая показателями надежности, производительности, точности, профессиональной пригодности
и т.д. Понятие индивид обобщает свойства человека как биологического существа, представителя биологического вида Homo Sapiens. В соответствии с этим выделяют особенности или свойства человека как индивида, которые качественно отличаются от личностных свойств.
К индивидным свойствам человека относятся его физические качества (особенности конституции, сила, ловкость, выносливость, точность и координация движений и др.), а также свойства систем человека, регулирующих его поведение во внешней среде. Важнейшими из них являются свойства нервной системы и обусловленные ими свойства высшей нервной деятельности.
В уникальном сочетании индивидных, профессиональных и личностных качеств человека проявляется его индивидуальность. Все три эти аспекта рассмотрения человека являются существенными для понимания и оценки деятельности оператора в СЧМ.
Поэтому совокупность свойств, характеризующих оператора должны охватывать его личностные, профессиональные и индивидуально-биологические (индивидные) особенности [104].
Однако традиционно в инженерной психологии наибольшее внимание уделяется рассмотрению и изучению профессиональных и индивидных свойств оператора. Личностным свойствам уделяется гораздо меньше внимания, что нельзя считать нормальным явлением. На необходимость учета личностных свойств обращают внимание многие отечественные психологи. Так, В.Ф.
Рубахин отмечает, что с точки зрения личностного подхода овладение знаниями, навыками и умениями рассматривается как существенно важная, но не единственная и не определяющая часть формирования специалиста. Главное - формирование личности со всеми ее мировоззренческими и нравственными аспектами [60]. Аналогично Н.И.
Майзель считает, что большое влияние на деятельность оператора оказывают субъективные факторы, характеризующие его как личность. Важнейшими среди них отмечаются социально-психологические и индивидуально-психологические черты, обусловливающие направленность личности, уровень мотивации, эмоционально-волевые качества; своеобразие психофизиологической структуры его индивидуальности:
темперамента, характера, способностей [217].
Личностные методы в инженерной психологии предназначены для оценки и прогнозирования успешности профессиональной деятельности. Успешность при этом рассматривается как некоторая случайная величина Y, зависящая от значений х_i свойств (качеств) X_i (i = 1, N), характеризующих личность.
В этой связи для личностных методов специфичным являются два способа описания: с помощью уравнения успешности и структурограммы.
Уравнение успешности - это множественная регрессия в стандартном масштабе
Y =

N

∑

i = 1

β_i x_i,(6.1) где Y - числовое значение успешности; β_i - весовые коэффициенты.
Структурограмма представляет график, посредством которого свойствам X_i личности сопоставляются числа х_i. Различают базовую (для коллектива или популяции специалистов) и индивидуальную структурограммы.
По ее отличию от базовой делаются выводы о профпригодности и успешности работы конкретного оператора [40].
Информация о личности может быть получена из трех принципиально разных источников. Данные полученные из них обозначаются как L, Q и Т-данные [106].
L-данные получаются путем анализа реального поведения испытуемого в повседневной жизни. Основным способом их получения является формализация оценок экспертов, наблюдающих поведение испытуемого в определенных ситуациях и в течение некоторого периода времени.
Важной проблемой при использовании метода является повышение надежности оценок экспертов, снятия систематических и инструментальных искажений.
Причиной систематических искажений является влияние на оценки хорошего или плохого отношения эксперта к оцениваемому лицу (эффект ореола). Другим примером систематических искажений является влияние на оценку разницы в статусе эксперта и оцениваемого
лица. Например, поведение человека в присутствии коллег по работе, начальников, представителей других организаций может быть различным, соответственно могут различаться и оценки, даваемые одному и тому же лицу, экспертами, занимающими по отношению к испытуемому разное положение.
Инструментальными называются искажения, вносимые в измерение черт личности определенным образом.
Для повышения надежности L -данных целесообразно выполнить следующие рекомендации.

1. Оцениваемые черты должны определяться в терминах наблюдаемого поведения.
2. Эксперт должен иметь возможность наблюдать за поведением оцениваемого лица достаточно длительный промежуток времени.
3. Необходимо не менее десяти экспертов на одного оцениваемого.
4. Оценивание испытуемых должно проводится экспертами только по одной черте за один раз, вместо оценивания испытуемого по всему комплексу характеристик.

Другими словами, вместо того, чтобы просить эксперта оценивать одного испытуемого сразу по нескольким чертам, его просят упорядочить всю группу по одному признаку. Через некоторое время, например, на следующий день его просят сделать это по другому признаку и т.д.
Одним из наиболее распространенных методов получения L -данных является метод обобщения независимых характеристик, предложенный К.К. Платоновым [132].
Суть метода такова. В соответствии с разработанной программой опрашиваются коллеги по работе, непосредственные начальники, другие работники (всего около десяти человек), хорошо знающие изучаемого специалиста. Предложена шкала, по которой оценивается та или иная черта личности:

• 5 - названная черта личности развита очень хорошо, ярко выражена и проявляется часто в различных видах деятельности;
• 4 - она заметно выражена, но проявляется не постоянно, хотя противоположная ей черта проявляется очень редко;

• 3 - как и противоположная ей, данная черта личности выражена не резко, и в проявлениях они уравновешивают одна другую, хотя обе проявляются не часто;
• 2 - заметно более выражена и чаще проявляется противоположная названной черта личности;
• 1 - противоположная названной черта личности проявляется часто в различных видах деятельности.

Оценка каждой черты личности должна опираться на знание жизненных показателей, т.е. типичных случаев из жизни оцениваемого человека и его деятельности, в которых проявляется оцениваемая черта. Полученные оценки усредняются, при этом крайние точки зрения нейтрализуют одна другую и выведенный средний балл отражает достаточно устойчивое и компетентное мнение о человеке, сложившееся в его трудовом коллективе.
Полученные оценки подвергаются дальнейшей статистической обработке, например корреляционному анализу, направленному на выявление структуры свойств, типичной для той или иной группы работников [132].
Близким к рассмотренному является метод полярных профилей (полярных баллов). Шкалы балльных оценок в этом случае могут быть построены таким образом:
Замкнутый -2 -1 0 +1 +2 Общительный
Ленивый -2 -1 0 +1 +2 Трудолюбивый
Недисциплинированный - 2 -1 0 +1 +Дисциплинированный, и т.д.
Иногда используются графические шкалы (рис. 6.10), когда все варианты оцениваемого свойства изображаются в виде отрезка прямой линии. Оценивающий должен подчеркнуть соответствующий балл (в первом случае) либо отметить ту точку шкалы, которой по его мнению соответствует развитие свойства у испытуемого.
Метод удобен, если имеется необходимость оценки большого числа свойств [128].
Получение Q-данных осуществляется с помощью личностных опросников и других методов самооценок. Благодаря простоте исследования и легкости получения информации эти методы занимают центральное место в личностных исследованиях. Так же как и L-данные, О-данные также подвержены действию инструментальных
искажений. Причины искажений Q-данных носят познавательный и мотивационный характер. Познавательные искажения связаны с незнанием собственной личности, с низким интеллектуальным и культурным уровнем испытуемых. Мотивационные искажения связаны с нежеланием откровенно отвечать на вопросы и подделкой ответов под социальную желательность.
Эти искажения могут носить как сознательный, так и бессознательный характер.
Основной формой получения Q-данных являются личностные опросники. Они представляют собой перечень вопросов или утверждений, на каждый из которых испытуемый должен дать ответ, выбрав один из предложенных вариантов. Примерами ответов могут быть: верно, неверно (выбор одного из двух вариантов); да, нечто среднее, нет (выбор одного трех из вариантов) и т.п.
Определенность ответов позволяет строго стандартизировать обработку результатов исследования, повысить их надежность, создает основу для обработки полученных данных с использованием методов математической статистики и ЭВМ. Обычно используются многопрофильные опросники, позволяющие получить оценку нескольких свойств личности.
Для оценки каждого из этих свойств учитываются ответы на несколько вопросов, которые образуют соответствующую шкалу или фактор.
Подбор вопросов в шкалу или фактор может осуществляться с использованием различных подходов: качественным путем с учетом содержания вопросов, с помощью факторного анализа, с применением методов автоматической классификации и распознавания образов.
Довольно широкое распространение в нашей стране получили такие личностные опросники как Миннесотский многопрофильный личностный опросник MMPI (его адаптированный вариант СМИЛ -
стандартизированная методика исследования личности) и 16-факторный личностный опросник 16 ФЛО (опросник Кэттела). Опросник MMPI состоит из 550 утверждений от первого лица, касающихся самочувствия обследуемого, его отношений с окружающими, наличия невротической симптоматики и других вопросов. Испытуемый в каждом случае решает, верно или неверно данное утверждение его характеризует.
Опросник содержит три оценочных шкалы (лжи, достоверности, коррекции), с помощью которых измеряется правдивость и достоверность ответов и отношение испытуемого к обследованию, и десять основных шкал (депрессии, интересов, интроверсии и др.). Каждая из этих шкал измеряет степень близости данного испытуемого к соответствующему типу личности [100].
Опросник 16 ФЛО измеряет 16 факторов личности (эмоциональная устойчивость, моральный контроль поведения и др.), каждый из которых характеризует степень выраженности у испытуемого той или иной черты личности. Факторы 16 ФЛО - это в основном свойства темперамента, отдельные его факторы можно отнести к свойствам характера. В отличие от MMPI, который больше ориентирован на выявление и оценку психической патологии, 16 ФЛО в большей мере пригоден для исследования психически здоровой личности.
Необходимо отметить, что MMPI и 16 ФЛО не просто два популярных многомерных теста, но и воплощение двух различных подходов к исследованию личности. Первый подход направлен на выделение черт личности и представляет собой группировку признаков.
Черты, объединяя группы признаков, выступают как новые интегральные характеристики, соответствующие некоторым базисным теоретическим представлениям о размерности личностного пространства. Примером реализации подхода на базе черт является тест 16 ФЛО.
Второй подход ориентирован на выделение типов личности и представляет собой группировку испытуемых. Типы представляют собой другой способ конструирования понятий, когда в качестве исходного понятия выступает название соответствующего типа личности, а содержание раскрывается его типичным (усредненным) представителем.
Примером реализации такого подхода является тест MMPI.
На базе построения новой системы понятий, объединяющей черты и типы личности и интегральной относительно обоих подходов, разработан специальный психодиагностический тест (ПДТ). Тест включает в себя 174 вопроса-утверждения, на которые нужно ответить да или нет.
С их помощью формируются 10 шкал нижнего уровня (невротизм, депрессия, активность, робость, общительность и др.) и 4 шкалы верхнего уровня: психическая неуравновешенность (оценивает уровень психической устойчивости, ровность, стабильность, последовательность и целенаправленность поведения), асоциальность (характеризует трудности социальной адаптации, негативное отношение к социальным требованиям), интроверсия, сензитивность (характеризует степень чувствительности, впечатлительности, мечтательности). Каждая из шкал верхнего уровня объединяет в себе по 2 - 3 шкалы нижнего уровня [106].
Рассмотренными примерами не ограничивается все многообразие личностных опросников. Описание других их типов можно найти в специальной литературе [175].
Еще одним видом оценок свойств личности (наряду с L и Q-данными) являются Т-данные. Их получают в результате объективного измерения поведения испытуемого без обращения к самооценкам или оценкам экспертов.
Объективность достигается соблюдением следующих двух требований: 1) наложением ограничений на возможности искажения тестовых оценок; 2) наличием объективного способа получения оценок по реакциям испытуемого.
Выполнение первого требования достигается таким конструированием тестов, чтобы испытуемым было неясно, какие стороны их поведения будут изучаться, какова истинная цель исследования. Этому требованию в наибольшей степени удовлетворяют проективные тесты.
В этих тестах испытуемому предлагают отреагировать на неопределенную (многозначную) ситуацию, при этом он не знает какой ответ является для него хорошим или плохим. Считается, что давая объяснение стимулирующему материалу, испытуемый проявляет свой личный опыт, потребности, восприятие, особенности характера и темперамента, которые проектируются на его ответы.
При выполнении проективных тестов испытуемому предлагаются, например, интерпретировать содержание сюжетной картины (тематический апперцепционный тест ТАТ), завершить незаконченные предложения или высказывания одного из двух действующих лиц на сюжетной картинке (тест Розенцвейга), дать толкование неопределенных очертаний (чернильных пятен в тесте Роршаха), нарисовать некоторый рисунок: автопортрет, несуществующее животное, комбинацию дом - дерево - человек.

Моделирование в инженерной психологии

Показатель стереотипности достигает максимального значения, равного К, когда в алгоритме нет логических условий, т.е. последовательность действий оператора однозначно детерминирована и не зависит ни от каких условий. Минимально возможное значение этого показателя равно 1; оно получается в том случае, если после каждого оператора следует логическое условие.
Показатель логической сложности определяется выражением
L =

m

∑

n = 1

P_n(л) X_n(л),(5.2) где X_n(л) - число проверяемых логических условий в группе из 1, 2 ..., n таких условий; P_n(л) - вероятность таких групп.
Этот показатель определяет необходимость перестройки системы действий в случае изменения системы
сигналов. Он может быть использован для оценки динамического компонента деятельности оператора. Возможные пределы изменения 0 ≤ L ≤ m.
Помимо рассмотренных показателей Z и L при инженерно-психологической оценке используются также их модифицированные значения [10].
Напряженность (интенсивность) выполнения алгоритма определяется числом элементарных оперативных единиц, выполняемых в единицу времени. Этот показатель оценивается по формуле
V_a =

K + m

τ

,(5.3) Общую сложность выполнения алгоритма человеком-оператором, учитывающую все стороны выполнения этого алгоритма, предлагается оценивать по формуле
S₀ =

VaSZ

L

,(5.4) где S - средняя скорость переработки информации, вычисляемая по формуле (2.5).
Рассмотренные показатели позволяют дать количественную оценку деятельности оператора. Они используются для сравнительной оценки однотипных видов деятельности, широко применяются также при проведении инженерно-психологической оценки СЧМ.
Однако при практическом использовании этих показателей нужно иметь в виду, что они определяют не столько сложность деятельности оператора, сколько сложность записи алгоритма на языке ЛСА. Недостатками такого подхода являются следующие:

• не учитывается реальная сложность отдельных операций алгоритма;
• не учитываются логические связи (т.е. структура алгоритма), так как во внимание принимается лишь число, состав и группировка операций алгоритма. Другими словами, оценивается только один, наиболее типичный вариант реализации алгоритма;
• не учитывается вероятность (частота встречаемости) алгоритма в деятельности оператора. Исследования показывают, что в ряде случаев именно этот фактор оказывает более сильное влияние на результаты работы оператора, чем показатель S₀.

Данные обстоятельства ограничивают область применения алгоритмических методов в инженерной психологии. Дальнейшее развитие этих методов должно происходить путем введения в расчетные соотношения для определения показателей V_a, S₀ переменных, характеризующих сложность выполнения (трудозатраты, напряженность и т.п.) отдельных действий, входящих в общий алгоритм деятельности оператора.
Необходимо учитывать также вероятностные характеристики различных алгоритмов.
Рассмотренные методы описания деятельности оператора являются основой для ее последующего анализа, в результате которого вскрывается сущность отдельных ее элементов и деятельности в целом, даются указания о способах ее выполнения. Наиболее разработанным является системный подход к анализу деятельности, разработанный В.Д.
Шадриковым [202]. При таком подходе предусматривается несколько уровней анализа: личностно-мотивационного, компонентно-целевого, структурно-функционального, информационного, психофизиологического, индивидуально-психологического.
Уровень личностно-мотивационного анализа предполагает изучение системы потребностей личности, с одной стороны и возможностей их удовлетворения, заложенных в особенности профессии, - с другой. Степенью взаимосоответствия этих двух аспектов определяется уровень мотивации трудового поведения.
На уровне компонентно-целевого анализа вскрываются цель и значение каждого действия в общей структуре трудовой деятельности. При этом должна рассматриваться не только внешняя сторона, но и внутренняя, связанная с реализацией психических свойств работника и психических процессов, участвующих в выполнении действий.
На уровне структурно-функционального анализа изучаются принципы организации и механизмы взаимодействия отдельных действий в целостной структуре деятельности. При этом вскрываются связи между отдельными действиями, их значимость и вес. На уровне информационного анализа выявляются
те признаки, ориентируясь на которые работник выполняет трудовые действия, устанавливаются способы получения работником информации, необходимой для деятельности, изучается организация информационного потока во времени и т.п. На психофизиологическом уровне проводится изучение физиологических систем и процессов, опосредствующих деятельность. Большое значение при этом придается анализу активационных и информационно-энергетических процессов.
Уровень индивидуально-психологического анализа предполагает изучение субъекта деятельности, личности работника во всем многообразии ее свойств. В результате сочетания всех перечисленных уровней описания деятельности она предстает как многоуровневое полиструктурное образование. При этом системный анализ требует рассматривать любое явление в развитии, что по отношению к профессиональной деятельности выступает, в частности, как требование изучения процесса овладения деятельностью, становления профессионального мастерства. Дальнейшая разработка методов системного анализа деятельности требует конкретизации приемов выявления существенных связей изучаемых структур и их динамики.
В качестве одного из таких приемов можно использовать регистрацию психологических свойств, синхронно проявляющихся и воздействующих друг на друга при совершении того или иного действия. В результате строится матрица связей, которую можно выразить графически в виде структуры профессионально важных свойств работника (структурограмма).

Моделирование в инженерной психологии

Моделирование деятельности оператора является одним из важнейших методов инженерной психологии. Оно применяется в тех случаях, когда исследование реальной деятельности не представляется возможным.
Такие случаи могут возникнуть при проектировании СЧМ, когда реальная деятельность еще не существует и тогда моделирование является одним из основных (а в ряде случаев и единственным) методов изучения будущей деятельности. К помощи моделирования приходится
прибегать и тогда, когда натурные испытания слишком дороги, трудоемки, требуют значительного времени либо связаны с опасностью для здоровья и жизни человека.
В общем случае под моделированием понимается процесс изучения какого-либо явления с помощью модели. Моделью называется некоторый искусственный объект, находящийся в каком-либо соответствии с изучаемым объектом или явлением (оригиналом); каким-либо подобный ему. При этом модель должна обладать определенными свойствами, главнейшими из которых являются:

• некоторое объективное соответствие с оригиналом;
• возможность замещения оригинала на некоторых этапах исследования;
• возможность переноса полученной в результате исследования с моделью информации на реальный объект.

Моделирование в самом общем плане применяется для решения двух задач: обучения и исследований, направленных на разработку или расширение теории и на отыскание ответов на практические задачи [19]. Моделирование в обучении (в том числе и операторов) имеет два аспекта. Во-первых, моделирование здесь нужно как способ познания мира путем формирования у обучаемых научно-теоретического мышления, позволяющего воспринимать действительность посредством моделей реальных явлений и процессов.
Модельный характер мышления и принятия оперативных решений наиболее ярко проявился при использовании алгоритмического подхода при обучении операторов энергоблоков [197]. Во-вторых, моделирование в обучении связано с применением моделей для демонстрации физических явлений, для пояснения принципа действия изучаемых установок, для тренировки персонала действующих производственных объектов.
Для определения классов исследовательских задач, решаемых путем моделирования деятельности оператора обратимся предварительно к структурной схеме представления его в качестве звена систем человек-машина (рис. 5.3).
На сенсорные входы оператора поступают входные сигналы X_i. Оператор характеризуется некоторыми своими внутренними параметрами P_j и
правилами (структурой) преобразования r_m входных сигналов в выходные реакции у_k. В процессе работы на оператора воздействуют некоторые факторы рабочей среды Ф_п.
Тогда задачи моделирования можно разбить на четыре класса:

1. Прямые задачи, при решении которых считаются известными X_i, P_j, Ф_п, r_m. Требуется определить выходные реакции у_k.
2. Обратные задачи, в которых по известным реакциям у_k, а также по заданным P_j, Ф_п , r_m требуется найти тот диапазон входных воздействий X_i, который вызывает данную реакцию.
3. Инверсные задачи, требующие определения психологических показателей оператора Р_j по известным или определенным тем или иным способом правилам переработки информации и значениями входных воздействий X_i и реакциями на них у_k.
4. Индуктивные задачи, целью которых является нахождение или уточнение правил r_m переработки информации при заданных остальных параметрах.

Особенности рассмотренных классов задач поясним на простейшем конкретном примере. Пускай зависимость времени τ_оп решения задачи оператором от количества содержащейся в ней информации Н описывается математической моделью, известной под названием закона Хика и выражаемой формулой
τ_оп = f (H) = a₀ +

H

V

,(5.5) где а₀ - скрытый (латентный) период реакции; V - скорость переработки информации оператором.
Тогда прямая задача заключается в определении выходной реакции τ_оп по известной функции f(H), входному воздействию Н и параметрам оператора а и V. Задача такого типа является характерной при проведении инженерно-психологической оценки. При решении обратной задачи по заданной реакции τ_оп, параметрам а₀ и V и функции f(H) определяется, какое допустимое количество информации может содержаться в задаче, предъявляемой оператору для решения. Подобная задача решается при предъявлении инженерно-психологических требований к технологическому процессу или оборудованию.
В инверсной задаче по известным или заданным параметрам τ_оп, Н, f(H) определяется, какими показателями а₀ и V должен обладать оператор для успешного решения данной задачи. Такая задача возникает при проведении профессионального отбора.
И, наконец, при решении индуктивной задачи ставится цель определения вида функции f. Такая задача носит чисто научный характер и направлена на получение нового или уточнение уже известного результата.
В зависимости от степени соответствия (подобия) модели оригиналу различают полное, частичное и приближенное моделирование [19]. Полное моделирование математически характеризуется следующим соотношением параметров модели (X_i) и оригинала (у_i)
x_i = m_iy_i,(5.6) где m_i - масштабные коэффициенты.
При частичном моделировании выражение (5.6) справедливо для параметров, изменяющихся либо только во времени, либо только в пространстве. При приближенном моделировании некоторые факторы, влияющие на протекание процесса (деятельность оператора) либо вообще не моделируются, либо моделируются приближенно, т.е.
x_i ≠ m_iy_i или х_i ≈ m_iy_i.(5.7) Это заведомо вызывает погрешность, которую нужно оценить тем или иным способом. Определение степени
соответствия модели и оригинала производится методами теории подобия, которая разрабатывает соответствующие критерии подобия [19]. Это имеет важное значение для инженерной психологии, поскольку создаваемые здесь модели деятельности оператора являются, как правило, приближенными и требуют проверки с помощью критериев подобия.
Моделирование в психологии вообще, и в инженерной в частности, развивается в двух направлениях:

• знаковая или техническая имитация механизмов, процессов и результатов психической деятельности - моделирование психики;
• организация того или иного вида человеческой деятельности путем искусственного конструирования среды этой деятельности - моделирование ситуаций, связывающих изучаемые психические явления.

Частным случаем моделирования ситуаций является моделирование деятельности оператора.
Моделирование психики - метод исследования психических состояний, свойств и процессов, который заключается в построении моделей психических явлений и изучении функционирования этих моделей с использованием полученных результатов в качестве данных о функционировании психики. По способу отражения объекта в модели можно выделить следующие классы моделей психики: знаковые (образные, вербальные, математические), программные (жестко-алгоритмические, эвристические, блок-схемные), вещественные (гипотетические и бионические).
Примерами моделей психики являются системы искусственного интеллекта, эвристические машинные программы, устройства для распознавания образов (перцептроны), приборы типа искусственный глаз, электронное ухо и многие другие. Модели психики имеют в инженерной психологии ограниченное применение, входя в ряде случаев лишь в качестве отдельных элементов в модели деятельности оператора.
Моделирование деятельности оператора является частным и наиболее важным для инженерной психологии случаем моделирования ситуаций. Следует сразу же отметить условность понятия моделирование деятельности, поскольку, как отмечает А.И. Нафтульев, в большинстве случаев (особенно при применении математических
и имитационных моделей) моделируется не сама деятельность, а лишь последовательность выходных реакций в зависимости от последовательности входных воздействий. Иными словами, осуществляется моделирование лишь внешней, структурно-функциональной стороны деятельности [40].
Тем не менее термин моделирование деятельности получил широкое распространение, поэтому им будем пользоваться и мы.
Основные задачи, решаемые в инженерной психологии путем моделирования деятельности оператора, заключаются в следующем [42].

1. Получение основных представлений о характере деятельности человека в СЧМ и создание языка для адекватного описания этой деятельности. Здесь исследуются принципы управления и обработки информации человеком в отдельных подсистемах и ищутся оптимальные частные характеристики этих подсистем.
2. Подтверждение принципиальной возможности создания СЧМ по определенной схеме и составление отдельных типов схем с целью выбора наиболее перспективных. Здесь определяется структура деятельности оператора, отрабатывается и корректируется взаимодействие элементов СЧМ и проверяется ее работоспособность.

1. Имитация деятельности в условиях, максимально приближенных к реальным.

Таким образом, посредством моделирования можно решать как задачи, связанные с обоснованием требований к элементам системы со стороны оператора, так и задачи, связанные с обоснованием требований к оператору со стороны системы. Кроме того, можно решать и задачи получения оценок эффективности тех или иных вариантов структуры СЧМ.
Путем моделирования могут решаться и чисто научные, исследовательские задачи. Все это соответствует рассмотренным выше при анализе выражения (5.5) обратной, инверсной, прямой и индуктивной задачам моделирования.
Моделирование помогает добиться наиболее адекватного решения проблемы проектирования деятельности. Однако при построении моделей деятельности оператора необходимо учитывать основные требования к создаваемым моделям; в противном случае снижается их ценность, возникают ошибки и погрешности.
Эти требования таковы.

1. Модель должна быть непротиворечивой в рамках моделирования исследуемых процессов, способной вписываться в более общую модель и быть основой для детализации частных моделей.
2. При реализации модели должны быть использованы самые современные технические средства, математический аппарат и данные психологических наук. Важное требование к моделям деятельности заключается в том, что они должны адекватно отображать существенные свойства реальной познавательной и исполнительной деятельности. Лишь при этом условии создаваемые модели окажутся пригодными для прогноза эффективности того или иного вида деятельности, а также с точки зрения затрат и времени на создание модели.
3. Модель должна выполнять определенные информационные функции, нести новые знания о структуре моделируемых процессов, обеспечивать прогноз их функционирования, выявление новых свойств этих процессов [40].

Применяемые на практике модели операторской деятельности в зависимости от способа их построения
разделяются на мысленные (идеальные), знаковые, вещественные (предметные). Условно в отдельный класс могут быть выделены также имитационные модели. Классификация моделей приведена на рис.
5.4.
К мысленным моделям относятся такие, которые существуют только в идеальном плане, т.е. в сознании оператора. К ним относятся прежде всего цели, планы и программы предстоящей деятельности.
Очень часто оператор, предпринимая какие-либо действия, предварительно проигрывает в уме возможные варианты действий, оценивает их последствия, выбирает ту или иную последовательность их выполнения, т.е. строит гипотетическую модель предстоящей деятельности. Как уже отмечалось, в деятельности оператора очень велика роль различного рода образов: перцептивных, оперативных, моторных и других.
Любой образ, создаваемый оператором, есть не что иное, как модель той или иной ситуации. Принятие оператором решения по управлению осуществляется на основе концептуальной модели реальной обстановки.
Велика роль мысленных моделей при проведении тренировок операторов. Прежде всего речь идет о так называемой идеомоторной (от греч. idea - идея, образ, лат. motor - приводящий в движение) тренировке, когда оператор совершает те или иные действия в ответ на мысленное представление о той или иной ситуации. Близким к рассмотренному является и отработка требуемых действий путем решения различного рода вводных (случилось то-то и то-то, ваши действия).
В этом случае и рабочая ситуация, и ее модель, а зачастую и выполняемые действия существуют только в идеальном плане.
Знаковые модели представляют собой описание деятельности оператора с помощью той или иной системы знаковых средств. Они делятся на вербальные (словесные), символические, схематические, математические.
Вербальные модели - это словесное описание деятельности оператора, они являются одним из основных методов профессиографии, служат основой для последующего анализа и построения более абстрактных, более формализованных моделей. Существенный недостаток вербальных моделей заключается
в их неполной формализации. Это связано с тем, что описание какого-либо факта операторской деятельности может быть детальным или схематичным; может быть выражено разными словами; нередко одно и те же научные понятия разные исследователи выражают разными терминами.
Все это снижает ценность вербального моделирования. Кроме того, вербальные модели не способны к функционированию: изучая их, нельзя проверить исследуемый процесс в действии, в изменении.
Вербальные модели деятельности - это недействующие, застывшие модели.
Символические модели представляют описание деятельности с помощью специальных символьных (символических) языков. По сравнению с вербальными эти модели обладают большим уровнем абстракции, однако их статичность по-прежнему остается.
Схематические модели описывают деятельность оператора с помощью различного рода функциональных и структурных схем, граф-схем, диаграмм и т.п. Примером их является функциональная схема переработки информации человеком (рис.
2.1), структурная схема системы человек-машина (рис. 1.1), описание деятельности с помощью граф-схем (рис. 5.1) или органинграмм (рис. 5.2) и т.п.
По сравнению с предыдущими эти модели обладают большей наглядностью, однако с их помощью также тяжело изучить исследуемый процесс в динамике.
Математические модели представляют собой наиболее формализованные модели. При их построении изучаемый процесс (деятельность оператора в целом или ее отдельные стороны) описываются не словами, а языком математических формул и графиков. Поэтому такие модели точнее предыдущих, они более понятные представителям различных стран и профессий.
Математические модели более приспособлены для изучения деятельности в динамике, позволяют учитывать влияние различного рода факторов. Это возможно за счет изменения тех или иных параметров модели.
Однако математические модели имеют один существенный недостаток: они описывают главным образом лишь внешнюю сторону деятельности оператора,
форму ее протекания, минуя содержание, которое очень трудно выразить математическими символами и формулами. Выигрывая в точности, математическое моделирование еще дальше, чем вербальное, символическое и схематическое, отходит от реального протекания операторской деятельности в область абстракции.
Тем не менее на определенной стадии научного исследования, в частности при проектировании СЧМ такой подход является необходимым, а зачастую - и единственно возможным.
Еще одним видом моделей деятельности оператора являются предметные (вещественные) модели. Они представляют собой основные геометрические, физические, динамические и функциональные характеристики оригинала. Эти модели могут полностью или частично воспроизводить физическую природу оригинала, либо иметь совершенно другую физическую сущность.
Однако основным требованием в обоих случаях является сохранение (воспроизведение) психологической сущности реальной деятельности. В соответствии со сказанным предметные модели делятся на два основных класса: физические и эквивалентные.
Соответственно этому различают физическое и эквивалентное моделирование.
Физическое моделирование в инженерной психологии представляет собой процесс исследования человеко-машинной системы путем замещения ее составных частей объектами той же физической природы, что и сами составные части СЧМ. Другими словами, операторское звено в физической модели представляется реальным человеком (испытуемым, выполняющим роль оператора), а технические звенья - статическими или функциональными макетами оборудования.
При этом достигается наибольшая полнота информационного представления в модели характеристик и свойств исследуемой СЧМ, и, что особенно важно, факторы операторской деятельности проявляются композиционно в своих естественных сочетаниях и взаимосвязях.
Для физического моделирования характерно замещение исследуемого объекта его информационным
аналогом. Поэтому качество моделирования в основном зависит от качества такого замещения, т.е. от полноты воспроизведения в технических средствах физической модели не второстепенных, мелких деталей внешнего облика, а основных инженерно-психологических характеристик и свойств реальной СЧМ [4].
Более подробно вопросы физического моделирования деятельности оператора рассматриваются в следующей главе.
Другой разновидностью предметного моделирования является эквивалентное моделирование, когда на модели реализуются явления, не подобные оригиналу в смысле физического или математического подобия, но эквивалентные в том или ином смысле. Здесь подобными считаются явления, которые только в каком-то смысле (например, в смысле результатов), в отношении каких-либо частных процессов, либо отдельных сторон этих процессов или некоторых функций дают условно подобный изофункциональный результат [19].
Примерами такого моделирования применительно к деятельности оператора является исследование групповой деятельности с помощью моделирующих установок типа Гомеостат или Кибернометр, представление одной деятельности с помощью другой. Например, при определенных условиях реакция оператора на последовательность простых или сложных сигналов может служить моделью деятельности оператора в условиях потока сигналов; выполнение когнитивного теста Скрытые фигуры может быть эквивалентно деятельности оператора по поиску нужного сигнала на фоне помех.
В.Н. Пушкин использовал игру в шахматы в качестве модели для исследования оперативного мышления [150]. В некоторых случаях используются специальные методы моделирования факторов рабочей среды [12].
Интересный подход в этом отношении описан в работе [137], где для моделирования некоторых факторов космического полета (например, невесомости) использовались внушенные (путем гипноза) состояния человека.Перечень подобных примеров можно продолжить. Однако видно, что во всех рассмотренных случаях реальная и моделированная деятельности носят внешне совершенно разный характер,
однако результаты моделированной деятельности для определенных функций и отдельных результатов могут быть перенесены на реальную деятельность.
Заканчивая рассмотрение особенностей и возможностей предметного моделирования следует отметить, что в целом физическое моделирование позволяет более глубоко и полно исследовать деятельность оператора по сравнению с эквивалентным моделированием. Последнее пригодно для решения сравнительно узкого круга задач, хотя практически осуществимо намного проще, чем физическое моделирование.
Несколько условно в отдельный класс можно выделить имитационные (от лат. imitatio - подражание, воспроизведение, подделка) модели деятельности оператора. Условность состоит в том, что имитация может носить такой же физический (как у физических моделей), либо математический (как у математических моделей) характер. В этом плане имитационные модели можно рассматривать как разновидность соответственно физических и математических моделей. В то же время имитационные модели имеют по сравнению с ними и принципиальное различие.
В физических и математических моделях исследуется в том или ином виде сама деятельность с помощью математических выражений либо путем ее воспроизведения в лабораторных условиях. С помощью имитационных моделей исследуется лишь подражание реальной деятельности, что и позволяет выделить их в самостоятельный класс моделей.
Не все рассмотренные разновидности моделей находят одинаковое применение для исследования и проектирования деятельности оператора. В работе [54] отмечается, что существуют три различных способа моделирования: копирование, формализация и имитация.
Соответственно они представляют собой физическое, математическое и имитационное моделирование деятельности оператора. Именно им и будет в дальнейшем уделено основное внимание.
В ряде случаев такого различия не делается и все предметные модели считают физическими [166]. :: :: :: :: :: :: :: :: :: :: :: :: :: :: :: :: :: :: :: :: :: :: :: :: :: :: :: :: ::

Обеспечение информационных процессов

Следовательно и характеристики СПП могут широко варьировать в зависимости от особенностей стратегии субъекта.
Под воздействием поступающих на вход СПИ сигналов у человека формируется перцептивный (чувственный) образ. Под ним понимается субъективное отражение в сознании человека свойств действующей на него ситуации. Формирование перцептивного об-00 раза является фазным процессом и включает в себя
ряд этапов: обнаружение, различие, опознание, интерпретация. Обнаружение - стадия восприятия, на которой субъект выделяет объект из фона, но еще не может судить о его свойствах.
Различение - стадия, на которой наблюдатель способен раздельно воспринимать два объекта, расположенных рядом (либо два состояния одного объекта), выделить детали объектов. Опознание (идентификация) - стадия восприятия, на которой наблюдатель выделяет существенные признаки объекта и относит его к определенному классу [93].
Все рассмотренные этапы могут входить в качестве составляющих элементов в развернутый процесс переработки качественных аспектов содержащейся в сигнале информации, обозначаемый как интерпретация. В ходе интерпретации формируется не только целостное представление об объекте, но и происходит дополнение, а при необходимости и коррекция сенсорных данных некоторой информацией, извлеченной из памяти.
Интерпретация делает возможным выявление смысла сигнала, включение его в состав концептуальной модели ситуации, вероятностное прогнозирование дальнейшего хода событий, принятие соответствующих решений и т.п.
Важное значение в замкнутом контуре процесса переработки информации играет психомоторика человека. Под ней понимается объективизация всех форм психического отражения определяемыми ими движениями [132]. В более узком и конкретном плане психомоторика есть реализация психической деятельности посредством движений.
Объективно психомоторика проявляется в психомоторных процессах, которые также можно отнести к числу информационных процессов. Основанием для этого является, во-первых, то, что включение их в состав СПИ позволяет образовать замкнутый контур переработки информации, т.е. придать информационным процессам управляемый характер (с точки зрения кибернетики управление может проходить только в замкнутом контуре), а во-вторых, тот факт, что выполнение любого, даже простейшего действия человеком сопровождается переработкой определенного количества информации. Отановимся лишь на важнейшем
виде управляющих воздействий - исполнительных действиях. Под ними понимается приобретенное в результате обучения и повторения умение решать трудовую задачу, оперируя орудиями труда (ручной инструмент, органы управления и контроля и т.п.) с заданной скоростью и точностью.
В зависимости от вида деятельности удельный вес исполнительных движений может быть различным. Эти действия могут совершаться либо эпизодически, либо занимать большую часть рабочего времени.
Иными словами, в структуре деятельности они могут занимать место основной цели или выступать в качестве средства достижения цели. В первом случае деятельность будет no-преимуществу исполнительной (например, оператор-технолог). Условием успешного выполнения деятельности является формирование, нередко длительное, соответствующих навыков и умений работы с весьма разнообразными инструментами или сложными органами управления. Во втором случае основным содержанием выступают познавательные действия; исполнительные, моторные акты, как правило, просты и не требуют специального научения.
Подобная характеристика справедлива и для исполнительных действий, совершаемых в быту, в игре, в спорте и т.п. [215].

Обеспечение информационных процессов

Для того, чтобы СПИ могла нормально функционировать, протекающие в ней информационные процессы должны быть соответствующим образом обеспечены. Поэтому в состав СПИ входит ряд подсистем, обеспечивающих протекание информационных процессов.
К их числу относятся подсистемы энергообеспечения, хранения и регистрации информации, интенций личности.
Подсистема энергообеспечения информационных процессов обеспечивает выполнение трех важнейших условий:

• адаптивная подстройка текущего диапазона чувствительности входящих в СПИ структур к изменениям параметров внешней стимуляции;

• общая мобилизация ресурсов СПИ при неожиданном поступлении значимых сигналов;
• распределение этих ресурсов между параллельно протекающими процессами с тем, чтобы обеспечить преимущественную переработку той информации, которая в наибольшей степени способствует достижению стоящих перед субъектом целей.

Работа подсистемы обеспечивается механизмами активации, селекции и эмоций. Механизмы активации осуществляют регулирование возбудимости (тонуса) нейронов мозга, устанавливая тем самым требуемую предрасположенность их к выполнению той или иной функции. Этим определяется общее функциональное состояние мозга. Различают тоническую (длительную) и фазическую (кратковременную) активацию.
Тоническая активация обеспечивает выполнение первого из указанных выше условий. От уровня этой активации зависит эффективность переработки информации и деятельности в целом. Взаимосвязь между ними определяется законом Йеркса-Джонсона, графическое его изображение приведено на рис. 2.2.
Как следует из графиков, качество выполнения легких задач с увеличением уровня активации монотонно повышается, для сложных задач обычно имеется некоторый оптимальный уровень активации.
В отличие от рассмотренного, механизмы фазической активации обеспечивают выполнение второго уровня, то есть осуществляют экстренные кратковременные (порядка секунд) сдвиги в уровне активации в ответ на поступление высокозначимого сигнала. При этом фазический сдвиг в уровне активации является, с одной стороны, результатом некоторого, уже осуществленного информационного процесса, а с другой - необходимым условием значительной и оперативной интенсификации последующих информационных процессов [128].
Важным элементом подсистемы энергообеспечения являются механизмы, работа которых проявляется в форме эмоциональных состояний (переживаний) субъекта. Эмоции можно рассматривать как специфический субъективный параметр определенного класса активационных процессов, тесно связанных с организацией целенаправленного поведения, а именно тех,
которые обусловлены прагматической стороной перерабатываемой субъектом информации. Согласно информационной теории эмоций последние есть отражение мозгом величины потребности, ее качества и вероятности удовлетворения в данный момент [165].
Результатом этого является возбуждение системы специализированных мозговых структур, побуждающее субъекта изменить поведение в направлении минимизации или максимизации (продления, повторения) этого состояния.
Рассматриваемые до сих пор активационные процессы обеспечивают общее изменение пропускной способности СПИ по отношению к любым категориям сигналов. Однако реализация целенаправленного поведения в условиях большой плотности поступающей информации, часть которой может быть несущественной для оператора, требует высокой избирательности в переработке этой информации. Поэтому для выполнения третьего из сформулированных выше условий мозг должен обладать некоторыми механизмами, осуществляющими перераспределение ограниченных
ресурсов СПИ в пользу избранной категории сигналов. Это осуществляется путем селекции информации.
Селекция (от лат. selectio - отбор, выбор) заключается в отборе полезной информации в процессе восприятия, обусловлена его избирательностью и определяется задачами деятельности человека. Механизмы селекции информации включают в себя как жесткие, так и гибкие звенья.
К числу жестких звеньев следует отнести особенности структуры нервной системы и органов чувств, обусловливающих избирательную чувствительность лишь к определенному виду раздражителей, ограниченность доступной одномоментному восприятию области пространства, ограничения в скорости переработки информации и т.п.
Все эти структуры и механизмы составляют основу для развертывания более гибких и дифференцированных процессов селекции информации, регулирующих протекание информационных процессов, относящихся к сфере психики. Ведущая роль при этом принадлежит, с одной стороны, интенциям (от лат. intentio - намерение, стремление) субъекта, то есть его мотивационной сфере, а, с другой стороны, требованиям ситуации (внешним условиям). На основе осознания и синтеза субъект формирует цели, стратегии и программы поведения, в соответствии с которыми вся поступившая информация оценивается с точки зрения полезности ее использования в интересах достижения этих целей.
Большое значение в процессе селекции информации имеет вероятностное прогнозирование, что позволяет субъекту строить гипотезы относительно будущих событий.
Процессы селекции информации могут протекать не только под контролем сознания, но и на бессознательном (непроизвольном, автоматизированном) уровне, под непосредственным влиянием доминирующих мотивов и в соответствии с индивидуальными особенностями переработки информации [128].
Еще одной обеспечивающей подсистемой является подсистема регистрации информации. Ее назначение состоит в том, чтобы обеспечивать широкий диапазон когнитивных (познавательных) функций - от
перцептивных процессов до решения задач, объединяемых тем, что все они предполагают использование накопленной информации. Эту подсистему иначе можно назвать память. Ее задачей является регистрация, организация, хранение сведений о мире в доступной для использования форме, что обеспечивает ее обладателю способность к отображению объективной реальности в субъективных образах, то есть в виде информации.
Этот аспект соответствует основной функции памяти - функции индивидуального тезауруса субъекта. Именно в этом аспекте память можно выделить как особую подсистему обеспечения информационных процессов, как информационный фонд СПИ.
Здесь лишь отметим, что работа этой подсистемы обычно описывается на основе трехкомпонентной модели памяти, предполагающей наличие у человека трех видов памяти: сенсорных регистров, кратковременного хранилища, долговременного хранилища [16].
К числу обеспечивающих подсистем условно можно отнести и интенции личности. Условность состоит в том, что эта подсистема обеспечивает информационные процессы не непосредственно, а опосредственно - через подсистему энергообеспечения (рис. 2.1).
Интенции представляют собой любую устремленность к активной деятельности; все явления и механизмы, побуждающие к деятельности, направляющие ее на достижение цели. В основе интенционального компонента деятельности человека лежит его потребностно-мотивационная сфера, т.е. потребности и мотивы. Эта сфера представляет собой иерархически построенную систему побуждений. Потребности и мотивы в этой системе находятся в различных отношениях между собой: синергичности (однонаправленности); антагонизма (конфликта), взаимоусиливают или ослабляют друг друга.
При этом мотивы не всегда осознаются человеком. Более того, высказываемые людьми мотивировки своих поступков не всегда соответствуют истинным побуждениям.
При изучении интенционального компонента деятельности человека применяется классификация внутренних факторов, побуждающих человека к активному
поведению, в основе которой лежит уровень конкретизации направленности этого поведения:

• а) состояние бодрствования - совокупность уровней неспецифической мотивации организма, психики, создающих стремление к любой деятельности;
• б) потребности, которые могут быть векторными и функциональными; первые являются наиболее дифференцированными по актуализируемому предмету деятельности (как вещественному, так и мысленному, идеальному) и способам удовлетворения потребностей;
• в) функциональные потребности - стремление к напряженной активности (преодоление препятствий), к определенному темпу выполнения действий, к смене видов деятельности (в том числе - к новизне впечатлений);
• г) мотивы - конкретные векторные потребности; при этом переход от векторной потребности к мотиву осуществляется под влиянием ситуации, т.е. совокупности внешних и внутренних сигналов, которые воздействуют на человека.

Механизмы интенции тесно связаны с социальной и волевой сферами человека. Интенциональные факторы являются не только побудительными компонентами целенаправленной деятельности, они действуют и в процессе деятельности, являясь регуляторами ее протекания [53].
В заключение необходимо отметить, что до сих пор система переработки информации человеком рассматривалась как одноканальная. Это удобно с методологической точки зрения, поскольку позволяет довольно наглядно показать последовательность этапов переработки информации. Однако такое положение дел не всегда соответствует действительности, что подтверждается предложенной А.А.
Крыловым концепцией включения [40, 81].
Концепция включения представляет методологические положения, объясняющие принципы организации целостной деятельности функциональных механизмов мозга, предназначенных для обработки поступающей информации. Концепция включения исходит из предположения (впоследствии доказанного экспериментально) о приспособленности информационной системы мозга принимать новые сигналы в процессе текущей деятельности. Новый сигнал может означать такие изменения во внешней среде, при которых ранее начатая
деятельность может быть бесполезной или далее вредной. Отсюда возникает необходимость немедленного прекращения осуществляющейся деятельности, а затем корректировки или полного отказа от ее продолжения в зависимости от конкретно сложившихся условий.
Кроме того, может возникнуть необходимость одновременной обработки информации, относящейся к уже начатой деятельности, и вновь поступивших сигналов.
Новая деятельность может органически включаться в предыдущую или протекать в известной мере изолированно. Следовательно, во всех случаях вновь поступившие сигналы так или иначе включаются в процесс обработки информации. Это включение может осуществляться либо путем преобразования действовавшей функциональной системы, либо образованием новой системы, предназначенной для информационных преобразований в новой деятельности.
В дальнейшем, в ходе тренировки, если аналогичные ситуации возникают многократно, принцип включения все более реализуется в плане преодоления устойчивости частных функциональных систем и образования единой функциональной системы текущей деятельности.
Таким образом, концепция включения объединяет принципы организации целостной деятельности функциональных информационных механизмов мозга и позволяет рассматривать механизм приема и переработки информации человеком как иерархическую многоканальную систему, в которой каждый новый сигнал, новое действие не блокируются на входе оператора, а ведут к гибкой перестройке информационного процесса в мозгу человека.

Воспроизведение информации в системе человек-машина

Информационные процессы, протекающие в нервной системе оператора, существуют не изолированно сами по себе, а органически вплетаются в общий информационный процесс в системе человек-машина. Процессы переработки информации происходят и в машинных звеньях системы, поэтому от степени
их согласованности с процессами переработки информации человеком во многом зависит эффективность всей системы. Интегральным понятием, характеризующим информационный процесс в системе в целом является воспроизведение информации [74]. Под ним понимается процесс формирования информационной модели (изображения) текущей обстановки, ее восприятия человеком и принятия решения по поводу соответствия построенной модели ее эталону (кодовому эквиваленту) .
Основная проблема воспроизведения информации состоит в том, чтобы найти оптимальное соотношение между требованиями, обусловленными необходимостью согласования характеристик информационной модели, с характеристиками управляемого процесса (объекта), оператора и решаемых задач.
В процессе воспроизведения информации решаются следующие задачи:

1. прием сообщений, поступающих от источника сообщений по каналу связи;
2. размещение информации в буферной памяти согласно адресам и ее хранение в течение требуемого времени;
3. преобразование принятых кодов в соответствующие коды изображений (кодовые эквиваленты информационной модели);
4. визуальное предъявление изображений (информационной модели) в течение требуемого времени;
5. зрительное восприятие информации и принятие решения о соответствии информационной модели эталонной;
6. формирование концептуальной модели (оперативного образца).

Для решения этих задач создается тракт воспроизведения информации, представляющий собой человеко-машинную систему, в которой задачи 1 и 2 являются чисто техническими; задачи 3 и 4 хотя и являются техническими, но должны решаться с учетом возможностей и ограничений оператора; задачи 5 и 6 решаются оператором.
Структурная схема тракта воспроизведения информации представлена на рис. 2.3. Пунктирными линиями на ней выделены средства отображения информации, на вход которых поступает входной ансамбль кодов F_вх (t), а с выхода снимается преобразованная информация
(комбинация выходных символов, образующих информационную модель) F_вх (t + Δt).
Особенностью информационной модели является то, что в ней изменяется физическая природа выходных сигналов по отношению к входным. При этом осуществляется промежуточное преобразование множества входных кодов F_вх (t) в некоторое множество кодов изображений F_пр (t + Δt₁). Множество F_вх (t) составляет первичный кодовый эквивалент информационной модели, а множество преобразованных кодов F_вх (t + Δt₁) - вторичный кодовый эквивалент информационной модели F_вых (t + Δt).
Множества F_вх (t), F_пр (t + Δt), F_вых (t + Δt) связаны между собой зависимостью функционального характера.
F_вх (t) → F_пр (t + Δt) → F_вых (t + Δt),
I [F_вых (t + Δt)] = I [F_пр (t + Δt₁)] = I[F_вх (t)],(2.11) где Δt Δt₁ - времена соответствующих преобразований, I - смысловое содержание информации, заключенное в выходных и входных сигналах.
В тракте воспроизведения информации (рис. 2.3) возможно появление ошибок (сбоев). Их источниками могут являться как технические звенья (при решении задач 1...4), так и оператор (при решении задач 5, 6).
При этом следует иметь ввиду, что ошибки оператора зависят не только от его психофизических качеств, но в определенной степени и от результатов решения задач 3 и 4 техническими элементами тракта воспроизведения информации. Ошибки оператора оказывают отрицательное влияние на процесс воспроизведения информации, что может привести к неадекватному формированию оперативного образа.
Эти ошибки можно сократить путем повышения квалификации оператора за счет профессионального отбора и обучения и совершенствования технических средств тракта воспроизведения информации путем учета инженерно-психологических требований при их проектировании и изготовлении.
На последнем аспекте требуется остановиться особо. Дело в том, что при создании средств отображения информации (СОИ) обычно учитываются инженерно-психологические требования только к информационной
модели, отображаемой с помощью лицевых частей СОИ. Однако только этого не достаточно для обеспечения надежной работы оператора и всего тракта воспроизведения информации. Качество информационной модели зависит также (при решении задач 3 и 4) и от выполнения инженерно-психологических требований к техническим элементам СОИ, обеспечивающих решение этих задач.
Это объясняется тем, что на вход СОИ поступают данные в машинном коде (кодовые эквиваленты), а с выхода снимаются символы зрительного алфавита.
При этом сигналы на входе СОИ определяются методом их кодирования, а на выходе - методом их формирования. Автономное использование этих методов позволяет производить только одностороннюю оценку СОИ как преобразователя машинного алфавита в зрительный.
Из этого возникает естественная необходимость совместного изучения и исследования методов кодирования применительно к соответствующим им методам формирования отображаемых данных и, наоборот, методов формирования элементов отображения к соответствующим методам их кодирования. Органическое сочетание этих двух методов (а они составляют суть решения задач 3 и 4) удобно назвать принципом преобразования машинного алфавита в зрительный [30].
Эти принципы делятся на два основных вида: непосредственное и с промежуточным преобразованием кодовых эквивалентов, адекватных отдельным элементам информационной модели, подлежащим отображению.
Иными словами, при создании технических средств, обеспечивающих преобразование машинного алфавита в зрительный, необходимо учитывать чисто технические требования (емкость запоминающих устройств, их количество, частоту выборки кодовых эквивалентов и т.д.) и требования, вытекающие из характеристик информационной модели (количество элементов отображения, требуемая частота воспроизведения данных, информационная емкость изображения и др.). Для учета степени реализации этих требований введено понятие коэффициента преобразования машинного алфавита в зрительный, получены формулы для его определения при различных методах преобразования, проведена
сравнительная оценка этих методов при различных исходных данных, что позволяет в каждом конкретном случае выбрать наиболее эффективный метод преобразования [30]. Только при применении такого комплексного подхода, основанного на одновременном учете чисто технических и инженерно-психологических требований, возможно достижение качественного воспроизведения информации в СЧМ.
Качество воспроизведения информации оценивается с помощью ряда показателей, основными из которых являются: быстродействие, информационная емкость, изобразительная возможность, точность, достоверность и надежность воспроизведения информации [74].
Быстродействие тракта воспроизведения информации характеризуется временем полного цикла Т_ц. Это есть минимальное время между последовательными моментами смены информации на информационной модели, равное
Т_ц = t_фс + t_вэ + t_оп,(2.12) где t_фс - время формирования сообщения, т.е. интервал времени, в течение которого в источнике сообщений (например, ЭВМ) подготавливается к передаче в СОИ требуемый массив информации (первичный кодовый эквивалент F_вх); t_вэ - время выдачи отображаемой информации на экран; t_oп - время восприятия информации оператором, т.е. интервал времени, в течение которого он осознал смысл предъявляемой информации и делает заключение о степени соответствия воспринятого изображения эталонному.
Быстродействие может быть также охарактеризовано скоростью смены информации, которая равна
V =

I (A)

Tц

,(2.13) где I (А) - количество информации в одном цикле.
Частным случаем формулы (2.13) является такой, когда ее числитель и знаменатель относятся к отрезку времени, обратному критической частоте слияния мельканий [30].
Информационная емкость тракта воспроизведения характеризует максимальное количество информации,
которое может быть отображено на информационной модели. Значение информационной емкости зависит от структуры информационного поля, количества позиций в нем и числа символов в алфавите, закрепленном за позицией. Если в СОИ для любой из позиций информационного поля используются алфавиты с одинаковым числом символов, то информационная емкость равна
I_и = n log₂ m,(2.14) где т - количество позиций, которые могут занимать элементы отображения в пределах информационного поля; m - число состояний, в которых может находиться каждый элемент.
Если же в СОИ информационные поля используют алфавиты с различным числом символов, закрепленных за определенными группами позиций, то информационная емкость равна
I_и =

M

∑i =1

n_i log₂m_i,(2.15) где M - число различных алфавитов, используемое в данном информационном поле; n_i - число позиций, занимаемых символами i-го алфавита; m_i - длина i-го алфавита.
Информационная емкость определяет максимальные информационные возможности СОИ. Реальное же количество отображаемой информации обычно меньше информационной емкости.
Равенство возможно лишь в том случае, если для каждой позиции информационного поля равновероятно появление любого из символов алфавита, относящегося к ней. Если появление символов алфавита длиной m равновероятно для любой из n позиций, то количество отображаемой информации равно
I = - n

m

∑

j = 1

P_j log₂ P_j,(2.16) где P_j - вероятность появления j-того символа.
В случае, когда алфавиты различны для разных групп позиций, то предыдущее соотношение принимает вид
I = -

M

∑

i = 1

n_i

mi

∑

j = 1

P_j log₂ P_j.(2.17) Приведенные формулы не учитывают статистические связи между появлением различных символов алфавита. В ряде случаев пользуются понятием удельной информационной емкости, под которой понимается максимальное значение количества информации приходящейся на единицу площади экрана, т.е. отношение I_и к площади экрана.
Изобразительная возможность тракта характеризуется набором воспроизводимых символов и операций над ними на экране СОИ. Оптимальный набор символов составляет информационную модель для данного класса решаемых задач.
Символы набора должны удовлетворять легкости запоминания, скорости и безошибочности опознания. Это во многом зависит от степени различия отдельных символов алфавита. Мерой оценки степени различимости двух символов является коэффициент декорреляции
ρ =

n02

n1 · n2

,(2.18) где n₀ - число элементов, входящих в оба символа, n₁ и n₂ - количество элементов, составляющих символы.
Интегральная оценка всего алфавита определяется соотношением
ρ_∑ =

1

N (N - 1)

N

∑

i = 1

N - 1

∑

j = 1

nij2

ni · nj

,(2.19) где N - длина алфавита символов.
Изобразительные возможности во многом зависят также от сложности обобщенной фигуры знакоместа. Они характеризуются величиной δ
δ = 1 -

1

nф

,(2.20) где n_ф - число элементов структуры знакоместа.
На рис. 2.4 показаны зависимости значений ρ_∑ и δ от величины n_ф для цифро-буквенных изображений
с кусочно-линейной аппроксимацией. Примеры возможных структур знакомест для этих изображений приведены на рис. 2.5. Из рис.
2.4 следует, что изобразительная возможность существенно улучшится при увеличении n_ф до 8 - 9 элементов, при дальнейшем увеличении n_ф величины ρ_∑ и δ изменяются незначительно, а при n_ф 20 они практически не зависят от n_ф. Изобразительные возможности существенно улучшаются, если имеются возможности стирания, изменения, дополнения отдельных знаков, возможность изменять масштаб, ориентацию, обозначать линии, заштриховывать отдельные части символов, если имеется возможность использования различных цветов и полутонов [73].
Достоверность формирования изображений есть степень соответствия сформированного изображения эталонному, т.е. сформированному в соответствии с первичным кодовым эквивалентом. Количественно она может быть определена через вероятность безошибочного формирования изображения Р_ф при отсутствии наложения изображений.
В более сложных случаях необходимо учитывать и возможность появления наложений. В ряде случаев для оценки достоверности формирования изображений можно использовать формулы (2.8)...(2.10).
Точность воспроизведения информации характеризуется смещением информации при ее отображении относительно системы координат. Различают абсолютную и относительную точность воспроизведения информации.
Абсолютная точность принимается во внимание при анализе измерений на воспроизводимом изображении с экрана. Относительная точность принимается во внимание при анализе общего изображения с помощью экранов (точность наложения или совмещения).
Особо высокие требования предъявляются к точности устройств индивидуального пользования, используемых для количественной оценки информации, точных расчетов, точных графических построений и т.д. Так как точность воспроизведения в значительной степени зависит от оператора, то требования к точности СОИ, должны согласовываться с конкретными задачами, решаемыми системой, и возможностями oпeратора.
При этом суммарная ошибка воспроизведения информации определяется как
σ_∑ = √σ_оп2 + σ_сои2,(2.21) где σ_оп и σ_сои - соответственно среднеквадратические ошибки восприятия информации оператором и отображения информации.
Надежность воспроизведения информации характеризует способность тракта воспроизведения выполнять в полном объеме возложенные на него функции при заданных условиях работы. В процессе функционирования тракта воспроизведения информации отказ может производиться как по вине человека-оператора, так и по причине выхода из строя технических средств.
В случае последовательного соединения элементов (например, как показано на рис. 2.3) вероятность безотказной работы тракта равна произведению вероятностей безотказной работы каждого элемента
P_тр(t) = P₁(t) · P₂(t)...P_n(t) · P_оп(t).(2.22) Формула (2.22) показывает лишь принцип определения надежности системы, включающей в себя n последовательно соединенных технических звеньев и человека.

Общие понятия об информации

Понятие информации имеет фундаментальное значение для инженерной психологии. Это обусловлено тем, что содержание функций человека в СЧМ составляют информационные процессы передачи, переработки, хранения и реализации информации, а информационное взаимодействие между человеком и машиной составляет предмет инженерной психологии. Поэтому для решения многих инженерно-психологических проблем весьма важно решение двух взаимосвязанных задач: во-первых, изучение закономерностей информационной деятельности человека, и во-вторых, организация процесса обмена информацией между человеком и машиной в СЧМ. Теоретической базой для изучения информационных процессов является теория информации, основные положения которой разработал применительно к техническим каналам связи известный американский ученый К. Шеннон.
Эти положения он опубликовал в широко известной статье Математическая теория связи (1948 г.). Основная идея К. Шеннона заключается в том, что с информацией можно обращаться почти так же, как с другими физическими категориями, какими являются вещество и энергия. Поэтому информация не может быть определена через эти категории и является наряду с ними одной из трех самостоятельных субстанций окружающего нас мира.
Следовательно, согласно К. Шеннону, и транспортировка (передача) информации может рассматриваться подобно транспортировке вещества и энергии.
Несмотря на частое использование термина информация в различных сферах жизни и деятельности человека однозначного определения этого понятия пока не существует. Мы будем понимать под информацией совокупность сведений, уменьшающих неопределенность в выборе различных возможностей. При таком подходе понятие информации связывается с понятиями вероятности, энтропии, ансамбля, неопределенности выбора, неожиданности появления события и с логарифмической функцией при некотором постоянном основании логарифма.
Именно такой подход применяется в теории информации (статистической теории связи). Необходимо отметить, что такое определение информации существенно отличается от обыденного значения этого слова.
В инженерной психологии более конкретно под информацией понимают любые изменения в управляемом процессе, отображаемые на средствах отображения информации или непосредственно воспринимаемые оператором, а также команды, указания о необходимости осуществления тех или иных воздействий на процесс управления. Любое сообщение информативно, если оно представляет то, чего человек не знал до его поступления.
Сообщение представляет собой совокупность сведений о некоторой физической системе.
Применительно к деятельности оператора сообщение - совокупность зрительных, слуховых и других сигналов, воспринимаемых им в данный момент времени, а также сигналов, хранимых в памяти оператора [26]. Сообщение приобретает смысл (содержит некоторое количество информации) только тогда, когда состояние системы заранее неизвестно, случайно, т.е. системе присуща какая-то степень неопределенности.
В качестве меры неопределенности в теории информации используется понятие энтропии. Неопределенность системы уменьшается при получении каких-либо сведений об этой системе.
Чем больше объем полученных сведений, чем они более содержательные, тем большей информацией о системе можно располагать. На этом основании базируется подход к определению количества информации, в соответствии с которым количество информации измеряется уменьшением энтропии той
системы, для уточнения состояния которой предназначены эти сведения. Другими словами, мерой количества информации является снятая неопределенность (снятая энтропия).
Подробнее этот вопрос рассматривается в следующем параграфе.
Материальным носителем информации является сигнал (от лат. signum - знак). Сигнал - это процесс или явление (внешнее или внутреннее, осознанное или неосознанное), несущее сообщение о каком-либо событии и ориентирующее человека относительно этого события. В психологии такие сигналы называют также раздражителями.
В соответствии с характером анализаторов (органов чувств) и других воспринимающих систем выделяются сигналы: оптические, акустические, механические, термические, электромагнитные, химические и др. Сигнал, являясь носителем сообщения, содержит в себе определенную информацию для получателя. Вне сигналов информация не существует.
В то же время она не зависит от конкретных физических (и вообще материальных) свойств сигналов. Одна и та же информация может быть передана различными сигналами.
Например, одна и та же информация о состоянии объекта управления может быть передана оператору с помощью оптических (показание прибора), звуковых (сирена, голос), тактильных (вибрация руля управления) и других сигналов [128].
Связь между сигналом и характером вызываемых им информационных процессов составляет смысловое содержание сигнала. Смысл сигнала (в отличие от количества информации) не является объективным свойством его источника: один и тот же сигнал может интерпретироваться различными получателями по разному и, напротив, в определенных ситуациях различные сигналы могут оцениваться как имеющие один и тот же смысл. Таким образом, смысл сообщения определяется его субъективной интерпретацией получателем (оператором).
Это положение имеет важное значение для любой человеческой деятельности, но оно, к сожалению, лежит вне рамок статистической теории информации, что существенно ограничивает возможности ее применения в инженерной психологии.
Связь между сигналом и несущей им информацией базируется на принципе изоморфизма (от лат. isos -
равный и morphes - форма). Под ним понимается общая форма взаимной упорядоченности двух множеств. Изоморфизм представляет собой однозначное свойство элементов и отношений двух множеств. Например, множество состояний звукового давления и множество состояний намагничивания на магнитной ленте являются изоморфными.
Множество возбуждений зрительного нерва, возникающих под воздействием световых волн, действующих на сетчатку глаза, находится в соотношении изоморфизма с источником информации. Это множество нервных импульсов является нервными сигналами действующего источника.
Понятие изоморфизма имеет важное значение при анализе информационных процессов. Это обусловлено тем, что сигнал представляет собой множество состояний своего носителя, изоморфное множеству состояний источника. Изоморфное отношение множества состояний носителя информации к множеству - источнику, определяющее лишь общую упорядоченность двух множеств, делает сигнал кодом источника информации. Благодаря кодированию, производится перевод упорядоченности состояний источника в определенную упорядоченность носителя.
Например, множество точек звуковой дорожки на пластинке, упорядоченное в пространстве, представляет собой код множества состояний звукового давления, упорядоченного во времени. Таким образом, благодаря изоморфизму, информация несет сведения о своем источнике [8].
Используемая в деятельности оператора информация классифицируется по ряду признаков. Выше уже отмечалось, что в зависимости от модальности (вида) сигнала информация может быть зрительной, слуховой, тактильной, проприоцептивной (отражает характер движений человека) и др.
По значению информация подразделяется на командную (дает указания о необходимости проведения определенных действий) и осведомительную (дает представление о сложившейся ситуации). По своему характеру информация может быть релевантной (полезной, относящейся к решаемой в данный момент задаче) и иррелевантной (бесполезной, ненужной в данной ситуации; такая информация может оказаться и вредной с точки зрения эффективности работы оператора, тогда она называется помехой).
Иррелевантную информацию не следует путать с избыточной информацией, которая во многих случаях оказывает положительное влияние на деятельность оператора.
С точки зрения полноты информация подразделяется на избыточную и безизбыточную. Введение избыточности (изображение, естественный язык, применение специальных помехоустойчивых кодов и др.) является эффективным средством борьбы с помехами, повышает помехоустойчивость работы оператора.
С этой же точки зрения информация может быть полной и неполной. По форме информация может быть количественной (несет количественные характеристики объекта управления) и качественной (несет модальные, качественные характеристики: больше - меньше, выше - ниже; правый крен, левый крен, отсутствие крена и т.п.).
Несмотря на свой качественный характер такая информация тем не менее также может быть оценена количественно.
С точки зрения искажений информация может быть достоверной (истинной) и недостоверной (ложной, искаженной). Последняя, если ее вовремя не распознать, может внести дезорганизацию в процесс управления. Недостоверная информация может возникнуть как вследствие сбоев в работе технических средств, так и вследствие ошибок операторов.
В зависимости от источника поступления информация делится на приборную (инструментальную) и неинструментальную. Приборная информация поступает к оператору со средств отображения информации, как правило, в закодированном виде. Для уяснения смысла такой информации оператору нужно провести ее декодирование, т.е. привести ее к исходному виду.
Неинструментальная информация непосредственно поступает на органы чувств оператора. Она присутствует практически во всех видах операторской деятельности, однако ее роль и значение для многих из них существенно разная.
Так, для операторов АСУ ее роль крайне мала, хотя и здесь в ряде случаев появление необычных запахов, вибраций, шумов может нести информацию об изменении режима работы системы, возникновению неполадок в ее работе. Опытный сталевар управляет процессом плавки не только с помощью приборов, но и
учитывает при этом цвет металла и другие его характеристики. Исключительную роль неинструментальная информация имеет при проведении органолептических исследований, то есть при измерении и оценке тех или иных показателей с помощью органов чувств (например, визуальный контроль).
Важную роль неинструментальная информация играет в деятельности операторов транспортных средств. Так, летчик, ощущая угловые и продольные ускорения, вибрации, шумы, усилия на органах управления и даже запахи, систематически обозревая внекабинное пространство при визуальном полете, может косвенно судить о состоянии самолета, изменении режима полета.
Неинструментальная информация совместно с приборной информацией является важной составной частью информационной модели. В связи с этим возникает важная инженерно-психологическая проблема взаимодействия двух видов информации: инструментальной и неинструментальной.
От особенностей их взаимодействия зависит надежность восприятия информации человеком и, следовательно, надежность его деятельности. При этом следует иметь в виду, что несогласованность инструментальных и неинструментальных сигналов оказывает отрицательное влияние на деятельность оператора, являясь источником возникновения конфликтной ситуации. Конфликтность ее состоит в том, что при явной своей значимости обнаруженный сигнал не может быть использован для организации действий.
Поэтому считается, что неинструментальная информация также может и должна подвергаться упорядочению и в этом отношении она принципиально не отличается от инструментальной [112].
И, наконец, в зависимости от изменения во времени различают статическую и динамическую информацию [30]. Статическая (постоянная, не меняющаяся во времени) информация, как правило, не подвергается машинной обработке.
К ней относятся, например, параллели и меридианы на географических картах, физические и математические константы, статические надписи на рабочих местах операторов и т.п. Динамическая (меняющаяся во времени) информация обычно
подлежит машинной обработке, при необходимости подлежит кодированию и в закодированном виде поступает к оператору. Сказанное относится преимущественно к инструментальной информации.
Информацию, используемую в СЧМ, можно рассматривать в различных аспектах: количественном, семантическом, прагматическом. Количественный аспект, называемый также статистическим, структурным, отражает объективные пространственно-временные характеристики сигналов.
Он проявляется в различной вероятности появления того или иного сигнала, в количестве возможных сигналов, в соотношении сигнала и шума (помехи) и др. Психологическими эквивалентами этих переменных являются степень неожиданности сигнала или степень сложности выбора [128].
Данный аспект информации оценивается ее количеством, которое зависит только от объективных характеристик сигналов (их вероятностей и разнообразия), и совершенно не учитывает их субъективные, психологические эквиваленты.
Прагматический аспект информации определяет отношение получателя к принятым сообщениям, каково их практическое, прикладное значение в деятельности оператора, насколько они полезны и как отражаются на деятельности оператора и ее результатах. Данный аспект информации оценивается ее ценностью, полезностью для оператора.
Ценность информации может оцениваться только в связи с целью деятельности. В этой связи любое сообщение может содержать (или не содержать) информацию, облегчающую или затрудняющую достижение полезного результата (цели) в вероятностной ситуации.
Поэтому основные подходы к определению ценности информации предполагают оценку изменения вероятности достижения цели после получения данного сообщения.
Семантический аспект определяется содержанием, смыслом информации, который она несет оператору. Этот аспект разработан наиболее слабо, что обусловлено как трудностью количественной оценки смысловой стороны информации, так и недостаточной определенностью самого этого понятия [155].
Один из наиболее возможных подходов к определению количества семантической информации предложен К.С. Козловым
[61,70]. Этот подход основан на том, что необходимым моментом применения семантической теории информации является определение исходного множества обслуживаемых элементов и функциональных элементов системы, выявление многоуровневой структуры этого множества элементов, знание алгоритмов функционирования системы. Семантическая информация делится на два вида: структурную и функциональную. Первая основывается на статических множествах, элементы которых не изменяют свои состояния во времени.
Этот вид информации используется человеком для ориентировочной деятельности. Вторая составляющая семантической информации (функциональная) базируется на динамических множествах и представляет собой информацию о состояниях элементов множества и о действиях, с помощью которых осуществляется требуемое движение множества как динамической системы.
Этот вид информации используется человеком для исполнительной деятельности. На основе такого теоретико-множественного подхода получены формулы для количественного определения семантической информации [61,70].
Используемая оператором информация оказывает на него и определенное эмоциональное влияние. Наиболее полно этот вопрос проработан в информационной теории эмоций [165].
Согласно этой теории степень эмоционального напряжения Э количественно зависит от степени потребности (влечения, мотивации) П, а также от разности между информацией, прогностично необходимой для удовлетворения потребности (I_п) и информацией, реально имеющейся у человека (I_р). Указанные отношения выражаются формулой
Э = - П (I_п - I_Р).(2.1) Количество информации тесно связано и определяется вероятностью достижения цели. Ее оценку человек производит на основе врожденного и ранее приобретенного опыта, непроизвольно сопоставляя информацию о средствах, времени, ресурсах, предположительно необходимых для удовлетворения потребности, с информацией, поступившей в данный момент. Прогнозирование вероятности достижения цели может осуществляться как на осознаваемом, так и неосознанном
уровне. Возрастание вероятности в результате поступления новой информации (I_р I_п) порождает положительные эмоции, падение этой вероятности (I_р I_п) ведет к отрицательным эмоциям.
Причем величина этих эмоций в обоих случаях прямо пропорциональна потребностям человека. Стремление максимизировать положительные эмоции и минимизировать отрицательные определяет регуляторные функции эмоций, их роль в организации целенаправленного поведения.
Информационная теория эмоций позволяет использовать объективно регистрируемые проявления эмоций (мимика, голос, изменение физиологических функций и электрической активности мозга, сердца) в качестве индикатора потребностей человека и степени их удовлетворенности, уточнить их классификацию, проследить процесс их формирования и взаимодействия. Информационная теория эмоций позволила предложить методы объективной диагностики эмоционального напряжения в различных видах операторской деятельности и меры профилактики этого напряжения.
Еще один подход к оценке эмоциональных реакций оператора на используемую информацию предложен в работе [77]. Здесь отмечается, что значимая для оператора (прагматическая) информация может иметь для него два значения.
Первое из них связано с ценностью информации, второе - с реакциями, свидетельствующими о предстоящих трудностях, опасностях. Такая информация названа значимо тревожной; ее количественная оценка дается на основании временных и точностных ограничений, возникающих в деятельности оператора.
Рассмотренные явления тесно связаны с понятием фасцинации. Фасцинация (от лат. fascia - повязка, полоса) представляет зависимость результата воздействия информации на поведение от посторонних факторов, в частности, помех. Они могут возникать как в канале связи, так и в самом мозгу.
В последнем случае помехи могут генерироваться специальными мозговыми механизмами, играющими роль фильтров, которые разрушают информацию на ее пути к эффекторному (исполнительному) аппарату человека. На существование
подобных механизмов впервые указал Н. Винер; он предложил назвать семантически значимой ту информацию, которая, пройдя систему фильтров, непосредственно влияет на эффекторный аппарат принимающей системы (например, на поведение человека). Ю.В. Кнорозов высказывает предположение, что сигналы помимо информации могут также нести и фасцинации, т.е. такое воздействие на фильтры принимаемой системы, которое снижает их эффективность и повышает количество семантически значимой информации.
Примером фасцинативного воздействия на центральную нервную систему может являться особый ритм речевых сигналов и их своеобразная интонационная окраска при гипнозе.

Основные свойства и характеристики информации

Для того чтобы иметь возможность использовать понятие информации при решении различных инженерно-психологических задач, нужно знать основные характеристики и свойства информации. Основными ее характеристиками являются количество, ценность, избыточность и достоверность. Количество информации является важнейшей характеристикой информации, используемой в инженерной психологии.
Простой формальный аппарат для оценки количества информации, содержащейся в сообщении, разработан в классической теории информации (статистической теории связи).
При таком подходе количество информации определяется величиной уменьшения энтропии (неопределенности ситуации) после получения человеком каких-либо сведений. Величина энтропии рассчитывается по формуле
H = -
P_i log₂ P_i,(2.2) где P_i - вероятность i-того сигнала (нахождения системы в i-том состоянии);
n - общее число различных сигналов (состояний системы).
В случае, если все сигналы равновероятны ( P_i =
), то энтропия при данном n достигает своего максимального значения, равного
H = log₂ n,(2.3) При поступлении сообщения о каком-либо событии энтропия системы уменьшается, причем это уменьшение и характеризует количество поступившей информации
I = Н - Н₀,(2.4) где Н и Н₀ - соответственно априорная (доопытная) и апостериорная (послеопытная, т.е. после получения сообщения) энтропия.
В том практически важном случае, когда после поступления сведений состояние системы стало полностью определенным (а именно такой случай наиболее характерен для деятельности оператора), то количество информации численно равно априорной энтропии системы, т.е. I = Н.
В формулах (2.2) и (2.3) логарифм может браться по любому основанию, но наиболее часто используется основание, равное двум. При этом единица измерения количества информации носит название двоичной единицы информации (деи), или бита.
Информация в один бит будет иметь место в том случае, когда осуществляется выбор одного из двух равновероятных событий. Передача информации, равной одному биту позволяет уменьшить неопределенность ситуации вдвое.
Количество информации, перерабатываемое оператором в единицу времени, называется скоростью переработки информации оператором, то есть V_oп =
.
Наибольшая скорость переработки информации человеком, рассматриваемом в качестве канала связи, т.е. канала передачи информации со средств ее отображения к органам управления, называется пропускной способностью оператора. Ее величина в общем случае определяется формулой
C =
(2.5) где Н (х) - энтропия источника сообщений; Н_у (х) - условная энтропия, характеризующая влияние шумов (помех) на передачу сообщений, она характеризует потери информации в процессе ее передачи; t - время передачи информации.
Любой канал связи, в том числе и систему переработки и передачи информации оператором, можно представить в виде нескольких последовательных участков передачи информации. Очевидно, пропускная способность канала в целом будет определяться пропускной способностью того участка, для которого она минимальна.
Подробнее этот вопрос рассматривается при изучении информационных характеристик зрительного анализатора.
Количество информации характеризует объем полученных человеком сведений, оно совершенно не зависит от свойств получателя сообщений и характеризует только одну сторону информации - структурную, статистическую. Однако кроме нее есть и прагматическая сторона, которая всегда связана с целью деятельности человека и поэтому зависит от его индивидуальных качеств. Эта сторона информации характеризуется таким понятием как ценность информации.
Знание ценности информации позволяет рационально размещать датчики и измерительные приборы на рабочем месте оператора, сокращать общий объем информационного потока, разумно планировать очередность передачи сообщений оператору, назначая приоритеты согласно ценности, и т.п.
Ценность информации характеризует значение информации для получателя. Для ее количественной оценки разработано три основных подхода [цит. по 46, 77].

1. Ценность информации определяется по тому, насколько получаемое сообщение способствует достижению цели. Количественно показатель ценности определяется формулой

I_ц = log₂
,(2.6) где Р₀ и P₁ и - соответственно вероятность достижения цели до и после получения сообщения.
При таком подходе ценность информации, также как и ее количество, выражается в двоичных единицах (А.А. Харкевич).

1. Понятие ценности информации выводится из связи теории информации с теорией оптимального управления. Для этого рассматривается система случайных величин х и система их оценки у. Средняя степень неопределенности существующих оценок определяется функцией штрафов f(x, у). Ценность же полученной информации находится по тому, насколько эта информация минимизирует функцию штрафов, т.е. делает оценки более определенными (Р.Л. Стратонович).
2. Ценность информации определяется исходя из того, насколько она снижает степень неопределенности (трудности) решаемой задачи. Если задача с п равновероятными исходами имеет начальную неопределенность H₀ = log₂ n , а после поступления сообщения q относительно вероятности ответов Р ее неопределенность стала Н = P / q , то ценность информации равна

I_ц = log₂ n - H ( P/q ),(2.7) При таком подходе ценность информации определяется уже не по ее влиянию на статистическую неопределенность отдельных сообщений, а по тому, в какой мере она снимает неопределенность самого метода решения.

Оценка характеристик выполнения оператором отдельных действий.

Здесь изучаются общие закономерности деятельности оператора, разрабатывается классификация видов операторской деятельности, выявляется роль различных психических процессов в деятельности оператора.

• Оценка характеристик выполнения оператором отдельных действий. При решении данной задачи имеется в виду оценка быстродействия, точности, надежности, эффективности выполнения оператором отдельных действий при упрощенных формах взаимодействия оператора с техническими устройствами: оператор - индикатор, оператор - орган управления и т.п. Полученные характеристики используются в дальнейшем в качестве исходных данных при оценке соответствующих показателей системы человек - машина в целом.
• Изучение функциональных состояний оператора в процессе работы. Здесь разрабатываются принципы и методы изучения состояния человека, изучается влияние различных состояний на работоспособность человека, исследуется его поведение при действии различных факторов, исследуется динамика работоспособности оператора в процессе работы.
• Системотехническое направление инженерной психологии связано с изучением инженерно-психологических
  вопросов построения СЧМ. Это направление включает четыре основные группы задач.
  1. Разработка инженерно-психологических принципов построения технических элементов СЧМ. Сюда относится разработка требований, принципов построения и проектирования средств отображения информации, органов и пультов управления, рабочих мест, интерьеров операторских пунктов с учетом возможностей и ограничений человека.
  2. Инженерно-психологическое проектирование и оценка СЧМ. Эта задача есть одна из важнейших в инженерной психологии. Ее составляющими являются: разработка принципов учета человеческого фактора при проектировании СЧМ; распределение инженерно-психологических задач по стадиям проектирования СЧМ; разработка принципов и методов проектирования деятельности человека (коллектива людей) на разных уровнях системы управления.
  3. Разработка инженерно-психологических принципов построения и организации СЧМ. Важнейшим вопросом здесь является определение возможностей и целесообразности автоматизации функций человека; разработка принципов, методов и критериев распределения функций между человеком и машинными звеньями управляющих, обеспечивающих и обслуживающих систем.
  4. Разработка принципов, методов и критериев оценки надежности и эффективности СЧМ.
  Однако как бы ни была совершенна современная техника, как бы хорошо она ни была приспособлена к человеку, эффективная работа на ней требует всестороннего учета психологических свойств и способностей человека. Большое число происшествий, аварий и отказов обусловлено эксплуатационными причинами. За ними часто кроются ошибки человека, совершенные из-за отсутствия должной организации его труда, недостаточной технической подготовки, незнания правил эксплуатации техники и безопасного обращения с ней. Поэтому возникает задача инженерно-психологического
  обеспечения эксплуатации СЧМ. Ее решением занимается эксплуатационное направление инженерной психологии. Частными задачами здесь являются следующие.
  1. Профессиональная подготовка операторов для работы в СЧМ. Сюда относятся вопросы, связанные с разработкой инженерно-психологических рекомендаций по профессиональному отбору, обучению и тренировкам операторов, формированию операторских коллективов и организации взаимодействия между ними.
  2. Инженерно-психологическое обеспечение научной организации труда операторов. Здесь решаются задачи оптимизации режимов и технологических графиков работы операторов, разработки режимов труда и отдыха, учета психологических факторов для создания безопасных условий труда, разработки инженерно-психологических рекомендаций по построению и использованию эксплуатационно-технической документации.
  3. Организация групповой деятельности. При этом решаются задачи разработки психологических основ комплектования групп операторов, обеспечения их совместимости в группе, анализа эффективности групповой деятельности и взаимодействия операторов разного уровня управления.
  4. Медико-биологические и психологические методы повышения эффективности деятельности операторов. Важным здесь является разработка методов повышения психологических характеристик операторов путем проведения специальных тренировок, разработка методов стимуляции деятельности и повышения работоспособности операторов, организация контроля за состоянием и результатами работы оператора.
  Необходимо отметить, что рассмотренная классификация задач инженерной психологии является в определенной мере условной. Однако она оказывается удобной чисто в методическом отношении, наглядно показывает, по каким направлениям происходит решение стоящих перед инженерной психологией задач.

  Методологические принципы и системный подход в инженерной психологии

  
  Для успешного решения перечисленных задач в инженерной психологии разработан ряд методологических принципов. Выполнение их на практике способствует повышению результативности инженерно-психологических исследований и разработок. Основными из этих принципов являются следующие.
  Принцип гуманизации труда. При решении важнейших практических вопросов, в том числе и таких, как повышение производительности, качества и эффективности труда, отечественная инженерная психология исходит прежде всего из требований, предъявляемых человеком к технике и организации труда, из его возможностей и особенностей деятельности. Принцип гуманизации подчеркивает также ведущую, творческую роль человека в процессе труда. Противоположным ему является принцип симпфликации (упрощения), широко распространенный в зарубежной инженерной психологии. При реализации этого принципа стремятся к максимальному упрощению деятельности человека, из нее выхолащиваются все творческие элементы, а сам человек низводится до придатка машины, оставаясь исполнителем лишь механических действий и движений.
  Принцип активного оператора. В общем случае активность человека определена его человеческой природой, тем, что человек в процессе работы обязательно имеет в виду конечную цель своих взаимодействий с машиной; тем, что он не просто перерабатывает информацию, принимает решение, манипулирует органами управления, но обязательно действует, имеет свое личное отношение к выполняемым действиям, активно стремится к цели. Поэтому согласно принципу активного оператора при определении роли человека в СЧМ очень важно, чтобы он не был просто придатком машины, а осуществлял активные функции. Это вызвано тем, что при пассивной позиции оператора его переход к активным действиям требует значительной затраты сил, однако эффективность его работы при этом может оказаться невысокой. При активной же позиции оператора эффективность его деятельности достигает более высокого
  значения, а его психофизиологические затраты оказываются меньшими. Необходимо уже на стадии проектирования СЧМ определить характер будущей деятельности, ее психологическую структуру, функции и уровень активности оператора. Из этого вытекает следующий принцип, который может быть определен как принцип проектирования деятельности.
  Принцип проектирования деятельности. Вопрос о проектировании деятельности был поставлен в 1967 г. [92]. Проект деятельности должен выступать как основа решения всех остальных задач построения СЧМ. Точно так же, как при разработке СЧМ проектируются технические устройства, необходимо спроектировать деятельность человека, который будет пользоваться этими устройствами. Более того, сами эти устройства, используемые в СЧМ (системы отображения информации, коммуникации, ввода информации в машину и т.п.), должны разрабатываться на основе и с учетом проекта будущей деятельности человека-оператора. Их нельзя рассматривать сами по себе, безотносительно к человеку. К техническим устройствам нужно подходить как к средствам сознательной деятельности человека.
  Принцип последовательности. Согласно ему выполнение инженерно-психологических требований не должно представлять собой одноразовое мероприятие по созданию проекта деятельности оператора, а должно быть обеспечено на всех этапах существования СЧМ: проектирования, производства и эксплуатации. Иными словами, проект деятельности оператора должен явиться не только основой построения СЧМ, но и основой для ее правильного применения по назначению, включая такие вопросы, как обучение и тренировки операторов, организация их труда, контроль и оценка результатов их деятельности и т.п. Реализация на практике принципа последовательности позволяет разработать и внедрить единую систему инженерно-психологического обеспечения СЧМ на всех этапах ее существования.
  Принцип комплексности. Реализация этого принципа означает необходимость развития междисциплинарных связей инженерной психологии, взаимодействия ее с другими науками о человеке и технике. Этот принцип опирается на идеи Б.Г. Ананьева, В.М. Бехтерева
  и других о комплексном изучении человека и человеческого фактора [5]. Подчеркивая ведущее, первостепенное значение психологической проблематики, необходимо иметь в виду, что только ею не исчерпываются все человеческие проблемы, возникающие при анализе, изучении и оптимизации СЧМ. В связи с этим возникает потребность тщательного изучения не только информационного взаимодействия, но и других аспектов функционирования систем человек - машина, в частности антропометрических, гигиенических, физиологических и т.п.
  Основой для практической реализации рассмотренных принципов является применение системного подхода. Сущность такого подхода для анализа различных явлений в природе и обществе раскрыта в работе В.П. Кузьмина [84].
  Весьма актуально применение системного подхода к изучению систем человек - машина. Дело в том, что человек-оператор, будучи сам специфической сложной системой, функционирует в более сложной системе, состоящей из ряда подсистем со сложными взаимосвязями между ними. Основные черты системного подхода применительно к инженерно-психологическим явлениям и процессам сводятся к следующему [92].
  Во-первых, с позиций системного подхода психические явления следует рассматривать как многомерную и многоуровневую систему. Многомерность проявляется в том, что при изучении психических процессов необходимо в совокупности рассматривать их различные характеристики: информационные, операционные, мотивационные и т.п. Причем каждая из этих характеристик может быть рассмотрена на различных уровнях их изучения. Так, например, процесс принятия решения оператором может рассматриваться с разных сторон: и как нейрофизиологический акт, и как некоторое действие, и как сложный в психическом отношении творческий процесс, и как социально-психологическое образование со своими параметрами. При этом структура и механизмы принятия решения будут различными на разных уровнях психической регуляции деятельности.
  Во-вторых, при изучении психических свойств человека нужно учитывать множественность тех отношений,
  в которых он существует. Это обусловливает разнопорядковость его свойств. Поэтому важной задачей является определение того, какие свойства человека, в каких случаях и каким образом нужно учитывать при проектировании и эксплуатации СЧМ. Для этого нужна разработка многомерной классификации свойств человека. Природные свойства нервной системы, способности, черты характера, мотивация и готовность к деятельности - все это свойства разного порядка. И, очевидно, их следует учитывать по-разному при решении различных задач оптимизации систем человек - машина.
  Например, считается (и это в общем верно), что надежность человека в СЧМ в значительной мере определяется уровнем его тренированности. Однако В.Д. Небылицин [118], уделивший очень много внимания изучению свойств нервной системы и индивидуальных различий между людьми, показал, что в сложных ситуациях, опасных для жизни, иногда берут верх природные свойства человека, определяемые свойствами его нервной системы. Как видим, в зависимости от обстоятельств, даже при решении одной и той же задачи (оценка надежности деятельности человека в СЧМ) приходится принимать во внимание различные свойства человека.
  В-третьих, система психических свойств человека не является чем-то застывшим и неизменным. Системный подход требует рассматривать психику человека в динамике, в развитии. Это положение имеет большое значение для инженерной психологии. Определяя, например, требования к системе отображения информации, конструктор может исходить из некоторой экспериментально проверенной схемы, характеризующей структуру операции приема информации человеком. Но в ходе обучения, тренировки и приобретения профессионального опыта эта структура может измениться. Поэтому то, что было сделано на основе первоначальных рекомендаций, может оказаться впоследствии уже не самым лучшим вариантом.
  Учет данного положения возможен путем создания адаптивных систем, причем таких, в которых адаптация (приспособление к новым, изменившимся условиям) осуществляется с помощью технических устройств. Некоторый опыт в этом направлении уже есть. К ним относятся системы со сменными [17] или развивающимися мнемосхемами [196]; системы, в которых вычислительная машина как бы прослеживает стратегию деятельности человека и в зависимости от этой стратегии осуществляет селекцию информации, передаваемой человеку [60]; системы с применением логического фильтра - преобразователя, включаемого между объектом управления и оператором, через который информация в преобразованной адекватной для восприятия форме поступает к оператору. Настройка фильтра - преобразователя осуществляется в зависимости от состояния человека-оператора [60].
  Наконец, в-четвертых, из системного подхода вытекает необходимость иного (по сравнению с часто встречающимся) понимания детерминизма (причинной обусловленности) психических процессов. Очень часто при анализе психических явлений причины и следствия представляются в виде одномерной цепочки. Следовательно, понятие детерминизма в этом случае отождествляется с той его формой, в которой он существует в классической механике, где речь идет о детерминизме линейного, жесткого типа. Такое понимание детерминизма мало пригодно для инженерной психологии. Как отмечал Л.С. Рубинштейн, то или иное воздействие на человека вызывает какой-либо эффект не прямо и непосредственно: этот эффект опосредствуется внутренними условиями, всем психическим складом человеческой личности [159]. В детерминистическом анализе психических явлений важное значение имеет введенное П.К. Анохиным понятие системообразующий фактор. Он выступает в роли фактора, организующего всю систему процессов, включенных в тот или иной акт. Так, в деятельности оператора таким системообразующим фактором является цель, организующая всю систему психических процессов и состояний, включенных в эту деятельность.
  Примером реализации рассмотренных принципов системного подхода является концепция включения,
  разработанная А.А. Крыловым [40, 81]. Теоретическим обоснованием и экспериментальным исследованием он показал, что новые сигналы не блокируются на входе оператора, а ведут к гибкой перестройке информационного процесса в мозгу оператора. Новый процесс, включаясь в систему протекающих психологических процессов, приводит к перестройке ее в новую систему. После перестройки изменяется характер протекания психических процессов. На основе концепции включения предложена система частных принципов организации информационных процессов применительно к деятельности оператора.
  Реализация рассмотренных принципов позволяет решить основную задачу инженерной психологии, направленную на гуманизацию труда и оптимизацию деятельности человека-оператора. Однако решение этой задачи не является самоцелью, оно должно способствовать решению основной народнохозяйственной задачи - повышению эффективности общественного производства. На основании этого могут быть сформулированы условия проведения инженерно-психологических разработок и внедрения их в жизнь. Суть их заключается в следующем.
  1. Конечным, выходным результатом инженерно-психологических разработок должно быть получение и оптимизация обобщенных показателей деятельности оператора и системы человек - машина, и прежде всего таких, как эффективность, надежность, точность, быстродействие и др. При этом следует иметь в виду, что стабильные и высокие значения этих показателей не могут быть обеспечены без создания оптимальных условий деятельности оператора.
  2. Получение и оптимизация требуемых показателей деятельности оператора и СЧМ должны осуществляться уже на этапе проектирования, поскольку возможности их оптимизации и корректировки в процессе эксплуатации крайне ограничены. Поэтому по своему характеру инженерная психология должна быть прежде всего проективной.
  3. В процессе разработки на основе проекта деятельности человека должны быть обеспечены требуемые значения показателей функционирования СЧМ (так называемые потенциальные значения). Учет инженерно-психологических требований в ходе эксплуатации СЧМ позволяет поддерживать ее реальные характеристики на уровне, близком к потенциальному.
  Нетрудно видеть, что первое условие определяет конечный результат инженерно-психологических разработок, второе показывает, когда этот результат должен быть обеспечен, а третье определяет способ его получения. Только при таком подходе к проведению инженерно-психологических исследований и разработок может быть обеспечено создание высокоэффективных систем человек - машина за счет всестороннего учета человеческого фактора при их проектировании, производстве и эксплуатации.

  Связь инженерной психологии с другими науками

  
  Инженерная психология развивается в тесном контакте с другими науками. Точно так же результаты инженерно-психологических исследований и разработок используются на практике совместно с результатами, полученными в других науках.
  Прежде всего развитие инженерной психологии происходит в тесной связи с развитием психологической науки в целом. И это не случайно, поскольку без такой связи развитие инженерной психологии невозможно. Причем эта связь взаимная. С одной стороны, инженерная психология широко использует данные, полученные в различных отраслях психологии. С другой стороны, инженерно-психологические исследования влияют по принципу обратной связи на многие отрасли психологической науки. Происходит критическое переосмысливание многих вопросов, относящихся к проблемам психических процессов, функций и состояний с позиций системного подхода. Последний требует изучения и описания психических явлений исходя из конкретного психологического анализа деятельности человека-оператора. В результате этого вскрываются внутренние связи как между компонентами изучаемых психологических явлений, так и между
  ними и управляющими действиями с их количественной оценкой.
  Исследуя процессы информационного взаимодействия человека и техники, инженерная психология опирается на методологические принципы, теоретические концепции и схемы, разработанные в общей (теоретической) психологии. Она использует знания о закономерностях восприятия, внимания, памяти и мышления, посредством которых человек принимает и перерабатывает информацию, накопленную в экспериментальной психологии.
  Большое значение для инженерной психологии имеют данные психофизиологии, раскрывающие физиологическое обеспечение психических процессов, а также физиологические основы индивидуальных различий между людьми.
  Инженерная психология тесно связана с психологией труда, исследующей строение и механизмы психической регуляции трудовой деятельности человека, разрабатывающей на основе таких исследований методы рациональной организации труда, профессионального обучения, ориентации и подбора специалистов.
  Нужно отметить, что первоначально инженерная психология возникла как прикладная ветвь экспериментальной психологии и развивалась относительно независимо от психологии труда. Она и называлась прикладной экспериментальной психологией.
  Однако в ходе развития инженерной психологии стало ясно, что она не может ограничиваться только изучением психических процессов, посредством которых человек принимает и перерабатывает информацию, поступающую от технических устройств. Возникла необходимость изучения трудовой деятельности человека-оператора в целом. В этой связи многие проблемы психологии труда (профессионального обучения, отбора и др.) стали также и проблемами инженерной психологии. Однако инженерная психология рассматривает эти проблемы в специфическом плане: деятельности человека-оператора в СЧМ.
  Поскольку современная техника обслуживается, как правило, коллективами людей, инженерная психология обращается к проблемам социальной психологии, изучающей закономерности формирования коллективов, совместную деятельность, общение и взаимоотношение
  людей. Но опять-таки она берет социально-психологические проблемы в специфическом плане: взаимодействия людей в СЧМ.
  При решении многих задач профессионального отбора, обучения и тренировок операторов инженерная психология использует достижения, полученные в педагогической психологии и педагогике. В последнее время наметились точки соприкосновения между такими, казалось бы далекими друг от друга отраслями психологии, как инженерная и юридическая. Речь идет в данном случае о психологическом анализе и установлении ответственности различных лиц за совершаемые оператором ошибочные действия (особенно приводящие к нежелательным последствиям). Причем сказанное относится не только к оперативному персоналу, но и к создателям техники, и организаторам производства [179].
  Сравнительно новым и довольно специфическим классом СЧМ являются системы человек-ЭВМ. Инженерно-психологическое обоснование в таких системах требуется при создании операторского интерфейса, разработке и отладке программ, организации диалога между человеком и ЭВМ и др. Эти задачи инженерная психология решает с такими довольно новыми направлениями психологической науки, как психология компьютеризации и психология программирования [211].
  Являясь наукой, связанной с изучением трудовой деятельности оператора, инженерная психология не может решать свои задачи без связи с другими науками о труде. Так, разрабатывая критерии оценки тяжести и напряженности операторского труда, методы оценки функциональных состояний, решая проблемы утомления и борьбы с монотонней, создания благоприятных условий труда инженерная психология использует данные физиологии труда и гигиены труда. Большое значение инженерная психология имеет при решении задач охраны и безопасности труда. Это обусловлено тем, что анализ причин производственного травматизма показывает, что его причинами зачастую являются психологические факторы. Причем во многих случаях их роль существенно выше, чем роль технических и организационных факторов.
  Инженерная психология тесно связана и с научной организацией труда (НОТ). Наряду с данными
  других психологических наук при решении целого ряда задач НОТ (разработка норм труда, рационализация трудовых приемов, совершенствование условий труда и др.) широко используются и результаты инженерно-психологических исследований и разработок.
  Одной из ярко выраженных тенденций развития современного научного знания является интеграция наук, изучающих различные аспекты сложных объектов, и комплексный подход к решению важнейших практических задач. Один из таких научно-практических комплексов, в которые включается инженерная психология, - это эргономика, которая занимается изучением различных аспектов трудовых процессов с целью их оптимизации. Наряду с инженерной психологией в эргономический комплекс включаются также психология, физиология и гигиена труда, антропометрия, биомеханика, техническая эстетика и некоторые другие дисциплины. Круг дисциплин, входящих в этот комплекс, пока еще точно не определен, что создает на пути развития эргономики целый ряд трудностей методологического характера.
  Пока еще нет понятийного аппарата эргономики, нет методов изучения взаимосвязей между ее основными компонентами, имеющими различный характер, нет иерархической системы множественных критериев и т.п. Поэтому некоторые авторы считают, что эргономика вряд ли пока может рассматриваться как самостоятельная наука [40]. Очевидно, все это затрудняет также выявление взаимоотношений между инженерной психологией и эргономикой.Некоторые авторы считают, что инженерная психология является одной из составных частей эргономики [15, 38]. Иногда эргономика рассматривается как несколько расширенная гигиеническими, антропометрическими и другими сведениями инженерная психология, т.е., по существу, происходит замена одного термина другим [102]. В ряде случаев инженерная психология трактуется как одна из теоретических основ эргономики [24].
  Интересный взгляд на этот вопрос высказывает Ю.Г. Фокин [186]. Он отмечает, что операторской деятельностью занимается и инженерная психология, и эргономика.
  При этом инженерная психология главное внимание уделяет оптимизации информационных потоков, изучению процессов переработки информации человеком-оператором. Эргономика не вникает столь глубоко в существо психических процессов переработки информации человеком, уделяя большое внимание учету факторов среды, конструированию технических средств, определению результатов функционирования системы (рис. 1.4). Такой взгляд существенно снижает области исследования как в эргономике, так и инженерной психологии. Так, в работах [55,56] отмечается, что эргономические исследования обязательно должны опираться на фундаментальные исследования психических процессов, свойств и состояний человека. В работах же [58, 59, 68] указывается, что задачами инженерной психологии является и учет влияния факторов среды на состояние и работоспособность оператора, определение показателей работы оператора и влияние их на выходные характеристики СЧМ, большое внимание уделяется разработке инженерно-психологических требований к технике. При таком подходе области исследования эргономики и инженерной психологии существенно сближаются, что дает основание не делать между ними существенного различия. [38, 77, 112]. Близкий к этому взгляд отражается в данном издании.
  Сейчас пока еще трудно однозначно сказать, какое из этих мнений является правильным. Важно отметить
  другое. В любом случае эргономика не подменяет, не заменяет, не поглощает ни физиологию, ни гигиену труда, ни инженерную психологию, никакую другую науку. Включаясь в эргономический комплекс с целью решения тех или иных задач, ни одна из них не теряет своей самостоятельности.
  Еще одним научным комплексом является наука управления. В настоящее время повышение удельного веса социальных и организационных факторов на производстве выдвигает необходимость помимо изучения систем человек - машина интенсивно исследовать системы человек - коллектив - техника - среда, иначе: социотехнические системы. На этой основе рождается новый научный комплекс - наука управления. В рамках этого комплекса инженерная психология также не теряет самостоятельности, объединяется с экономикой, организацией труда, социологией, социальной психологией и рядом других дисциплин, изучающих социотехнические системы. Важное место в этом комплексе занимает психология управления, включающая в себя функционально-структурный анализ организационных систем и управленческой деятельности, психологический анализ построения, эксплуатации и использования в народном хозяйстве АСУ организационного типа (АСУП, ОАСУ и др.), социально-психологический анализ производственных и управленческих коллективов с исследованием психологии руководства.
  Таким образом, в психологии управления осуществляется переход от операторской психологии к анализу деятельности проектировщиков и конструкторов АСУ, а также обслуживающего персонала этих систем. Главное здесь - глубокое изучение психологических особенностей, структуры, механизмов управленческих процессов, управленческой деятельности в целом.
  Из рассмотренного видно, что управленческая деятельность выходит за рамки инженерной психологии и не может быть понята без социально-психологического анализа процессов управления. Однако точно так же она не может быть изучена и без инженерно-психологического анализа социотехнических систем. В этом заключается прямая взаимосвязь инженерной психологии и науки управления (точнее, той ее части, которая относится к психологии управления). Дальнейшее развитие
  психология управления получила в последнее время, когда в ее рамках возникло новое научное направление - психология менеджмента. Оно ориентировано на психологическое обеспечение эффективной жизнедеятельности (функционирования) организаций в рыночных условиях хозяйственных отношений. Для успешного выполнения своих обязанностей современный менеджер (от английского menedement - управление) должен обладать серьезными психологическими знаниями, а при работе его в промышленности, транспорте, системах связи в этом комплексе знаний велика роль инженерной психологии и психологии труда. Более подробно этот вопрос рассмотрен в последней главе.
  Инженерная психология связана также с кибернетикой и системотехникой. Системотехника представляет собой новое научное направление, находящееся в стадии формирования. В настоящее время системотехника понимается как техническая наука об общих принципах создания, совершенствования и использования технических систем. Вполне очевидно, что системотехническое проектирование немыслимо без учета человеческого фактора, проектирования операторской деятельности, без других данных инженерной психологии,
  Кибернетика представляет собой науку об общих закономерностях процессов управления в системах различного характера (живых организмах, технике, обществе). Значение кибернетики для инженерной психологии заключается в том, что она позволяет подойти к изучению и описанию с единых позиций таких качественно разнородных составляющих СЧМ, какими являются человек и машина.
  Однако при решении инженерно-психологических задач такое рассмотрение человека и машины в СЧМ является не более чем просто методическим приемом, искусственным методом, позволяющим соотносить между собой различные составляющие СЧМ. При этом нельзя, конечно, забывать о специфичности деятельности человека, подчиняющейся биологическим и психологическим законам, и работы машины, которая подчиняется физическим и химическим законам.
  Большое значение для инженерной психологии имеет использование математических методов. Это особенно важно в настоящее время, когда становится
  очевидной проектировочная сущность инженерной психологии. Хорошо известно, что любой проект (а проектирование деятельности оператора не составляет, очевидно, исключения) предполагает обязательное использование и получение тех или иных количественных характеристик и соотношении. И здесь не обойтись без математики. Как известно, К. Маркс считал, что наука только тогда достигает совершенства, когда ей удается пользоваться математикой [23, с. 66]. В настоящее время инженерная психология уже достигла такого уровня развития. Математические методы широко применяются для построения моделей деятельности оператора, при планировании и обработке результатов инженерно-психологических экспериментов, при получении количественных оценок деятельности оператора и т.д. Однако правильное применение математических методов невозможно без учета психологических и психофизиологических закономерностей операторской деятельности, без опоры на ее содержательную сторону. Поэтому существующие разделы математики не всегда могут быть просто перенесены в область инженерной психологии.
  В последние годы усиливаются взаимосвязи между инженерной психологией и экономикой. Это обусловлено развитием техники и технологий, совершенствованием системы экономического планирования и управления производством, что открывает мощные резервы роста производительности труда и повышения эффективности производства. Однако они могут быть по-настоящему реализованы только при условии развития творческой активности человека. Поэтому наряду с резервами, создаваемыми научно-техническим прогрессом, все большее значение на современном этапе приобретают резервы главной производительной силы общества - человека. Возрастает роль психологических факторов как одного из важнейших условий интенсификации экономики [156].
  Большая роль в решении данного вопроса принадлежит инженерной психологии, которая непосредственно включается в процесс совершенствования рыночных отношений в нашей стране. Использование ее достижений в общественной практике становится важнейшим условием роста производительности и качества труда, повышения эффективности управления народным хозяйством,
  совершенствования современной техники и технологий, дальнейшего развития системы профессиональной подготовки и охраны труда, воспитания в процессе труда нового человека [92, 94]. Все это в конечном итоге определяет экономическое значение инженерной психологии.
  Связь эта взаимная. Широкое внедрение инженерно-психологических разработок в практику народного хозяйства оказывает существенное влияние на экономические показатели отдельных подразделений и предприятий. В свою очередь, высокая экономическая эффективность этих разработок способствует более быстрому и широкому их внедрению, возрастанию авторитета научных исследований в области инженерной психологии. Это оказывает существенное влияние на развитие дальнейших исследований в данной области [169].
  Заканчивая рассмотрение междисциплинарных связей инженерной психологии, необходимо остановиться на ее месте в системе подготовки современного инженера. Изучение инженерной психологии базируется на некоторых разделах ряда учебных дисциплин.
  Знания из области физики необходимы при проведении инженерно-психологических измерений и экспериментов, при изучении характеристик анализаторов человека, при пользовании различного рода измерительными приборами. Математические знания нужны при изучении количественных характеристик деятельности оператора. Политическая экономия способствует правильному пониманию роли и места человека при различных способах производства. Без опоры на общую теорию надежности затруднено изучение надежности оператора и системы человек - машина. Знание возможностей и принципов построения ЭВМ помогает в изучении вопросов распределения функций между человеком и машиной и моделирования деятельности оператора.
  Помимо этого инженерная психология является базой для изучения таких дисциплин по профилю подготовки студента, как конструирование аппаратуры, техническая эксплуатация, охрана труда и техника безопасности, экономика и организация промышленного производства и др. Для изучения этих дисциплин нужны сведения о характеристиках и возможностях человека, его свойствах и состояниях в процессе труда.
  Антропометрия занимается изучением формы и размеров человеческого тела. Физиология труда занимается изучением функционирования организма человека в процессе его трудовой деятельности. Хорошо, например, известно, что опытный оператор при оценке ситуации часто ограничивается показаниями лишь небольшого числа приборов. Эргономика от греческого e?rgon - работа, nо?mos - закон. :: :: :: :: :: :: :: :: :: :: :: :: :: :: :: :: :: :: :: :: :: :: :: :: :: :: :: :: :: :: :: :: ::

Опрос, наблюдение, эксперимент

Опрос представляет собой метод психологического исследования, заключающийся в сборе информации, полученной в виде ответов на поставленные вопросы. Методы опроса применяются в следующих случаях:

• когда фактор, который нужно учесть, плохо поддается внешнему контролю (например, содержание мотивов, временных и стойких);
• когда изучаемый фактор легко выделяют операторы, но для его тщательного учета в наблюдении или эксперименте требуются длительное или сложное исследование (причины аварии, отношения в коллективе и т.п.);
• когда другие методы не дают достаточно исчерпывающей информации (например, при профессиональном отборе).

При использовании опросных методов (их классификация приведена на рис. 6.1) большое значение имеет характер вопросов, их формулировка и направленность. В связи с этим ко всем методам опроса выдвигаются общие требования:

• каждый вопрос должен быть логически завершенным;
• следует избегать малораспространенных иностранных слов, специальных терминов и слов с двойным значением;
• нельзя задавать слишком длинных вопросов;
• каждый вопрос должен быть возможно более конкретным;
• следует или указывать все возможные варианты ответов, которые опрашиваемые должны иметь в виду, или не давать ни одного;
• необходимо предлагать опрашиваемому только такие варианты ответов, каждый из которых может быть приемлем в равной степени;

• следует остерегаться включения в вопрос слов, которые сами по себе могут вызвать негативное отношение опрашиваемого;
• вопрос не должен иметь внушающего характера [цит. по 55].

Кроме этого нужно учитывать следующее. Наличие наводящих вопросов часто предопределяет характер ответов и делает их недостоверными.
Не следует задавать вопросов, непонятных опрашиваемому. Для некоторых их них может быть непонятным, например, такой вопрос: Как велика у вас скорость зрительного восприятия?.
Однако этот же вопрос можно выяснить, спросив: Всегда ли вы успеваете прочесть надписи на экране кино или телевизора? [132].
Вопросы, которые задаются исследователем, обычно объединяются в опросники, которые составляются в каждом конкретном случае заново, с учетом специфики и цели опроса изучаемой профессии. Прежде чем составлять опросники, исследователь должен некоторое время понаблюдать за работающими или же сам освоить основные трудовые операции.
Опросники должны составляться в зависимости от целей и задач исследования. Так, при реконструкции рабочего места или оценке работы оператора задаются вопросы относительно параметров рабочего места, а также вопросы, отражающие взаимодействие человека с элементами рабочего места. Если же опросник составляется в целях профессионального отбора, формулируются вопросы, направленные на выявление у
оператора профессионально важных качеств. При социометрическом опросе (см. ниже) задаются вопросы, позволяющие определить характер межличностных отношений в производственном коллективе.
Данные опроса обрабатываются статистическими методами. Результаты обработки представляются в виде описания, причем разграничиваются данные собственных наблюдений и субъективные мнения опрашиваемых.
Кроме того, описываемый материал необходимо подтвердить данными в виде таблиц и графиков. В таблицах следует представить процентное соотношение того или иного показателя по всем испытуемым [55].
Эффективность опроса во многом зависит от уровня образования и профессионального опыта испытуемых. Поэтому в необходимых случаях к проведению опроса привлекаются специальные эксперты, обладающие необходимой профессиональной квалификацией.
Основным условием получения достоверных сведений в ходе опроса является убеждение опрашиваемого, что сообщаемые им сведения не будут использованы во вред ему или его коллегам, что целью анализа не является повышение норм труда или темпа работы.
В зависимости от цели исследования, от круга лиц, подлежащих опросу, от лимита времени и технических возможностей опрос может проходить в форме устной беседы (интервью) или письменно с помощью анкет. Этим двум основным разновидностям опроса характерны все основные особенности и требования, рассмотренные выше.
Вместе с тем обе они имеют и свои специфические особенности.
Анкетирование может проводится по двум основным типам: свободного ответа и выбранного ответа. В первом случае ответ пишется в произвольной форме, во втором случае нужно отметить один из заранее обусловленных ответов. Простейший случай выбранного ответа - да или нет.
Анкеты первого типа не сковывают инициативы опрашиваемого, но требуют большого времени для заполнения и обработки результатов и не гарантируют точного ответа. Анкеты второго типа удобнее обрабатывать, они быстрее заполняются, но ограничивают возможность ответов, не предусмотренных экспериментатором. Анкетирование
может проводится как очно, так и заочно. В зависимости от числа опрашиваемых оно может быть индивидуальным или групповым.
Основными достоинствами анкетирования являются: сравнительная экономичность, возможность охвата больших групп исследуемых, применимость к различным профессиям, хорошая формализация результатов, малые затраты времени.
Беседа предусматривает прямое или косвенное получение от испытуемого сведений о его деятельности и поведении, в которых объективизируются свойственные ему психические явления. С помощью беседы получают дополнительную информацию об организации деятельности, о субъективном отражении человеком тех или иных явлений. Преимущество беседы перед анкетным опросом состоит в том, что при беседе можно выяснить все непонятные технические вопросы, беседа позволяет изменить формулировку вопроса, если он воспринят недостаточно правильно.
При этом обращаются не только к квалифицированным специалистам, но и к менее квалифицированным, чтобы выяснить трудности, с которыми они встречаются в работе. Трудности опроса в процессе беседы заключаются в том, что даже люди, успешно работающие на производстве много лет, не всегда могут дать себе отчет о характере своих действий.
Иногда существенные для работы подробности кажутся специалисту настолько очевидными, что он о них даже не упоминает. Поэтому перед проведением беседы нужно проводить подготовительную работу; для этого рекомендуется заранее составлять схему проведения беседы, подготовить необходимые вопросы.
В этом случае беседа носит регламентированный характер. Помимо этого беседа может носить нерегламентированный характер и предполагает сводную беседу с опрашиваемым. В ходе беседы исследователь фиксирует ответы на поставленные вопросы.
Этот метод требует от испытателя определенного мастерства, такта, доброжелательного отношения к опрашиваемому. Метод рекомендуется применять при опросе незначительного количества обследуемых.
Разновидностью опросного метода является экспертный опрос (от лат. expertus - опытный), который представляет анкетирование опытных специалистов с применением системы балльных оценок. Для получения
экспертных (референтных) оценок привлекаются опытные специалисты, каждому из которых предъявляется серия одинаковых, четко сформулированных вопросов, направленных на выявление их мнения об оцениваемом явлении. Ответы могут даваться либо в свободной форме, либо путем выбора одного из нескольких вариантов, либо путем указания количественной оценки в пределах заданной шкалы (например, в баллах или процентах).
Последние два вида ответов предпочтительнее, поскольку позволяют по результатам опроса получить однородные данные, поддающиеся статистической и машинной обработке. Важным условием достоверности экспертного опроса является компетентность и объективность экспертов, согласованность их мнений. Последняя оценивается с помощью коэффициента конкордации.
В инженерной психологии экспертный опрос применяется для получения тех или иных показателей по количественно неизмеримым признакам, например, для оценки некоторых личностных характеристик, оценки рабочих мест, культуры производства и т.п.
Разновидностью экспертного опроса является метод обобщения независимых характеристик и связанный с ним метод полярных профилей. Эти методы нашли наибольшее применение при оценке свойств личности (при применении личностных методов).
Важным методом психологического изучения деятельности оператора является наблюдение. Наблюдение это метод, при помощи которого исследователь целенаправленно и планомерно воспринимает и фиксирует многообразные проявления трудовой деятельности и условий ее протекания.
При этом исследователь не вмешивается ни в естественный ход исследуемой деятельности, ни в условия ее протекания.
Организация наблюдения предполагает решение следующих вопросов: определение цели и задач наблюдения; выбор объекта, предмета и ситуации наблюдения; выбор способов наблюдения, наименее влияющих на поведение оператора и обеспечивающего сбор необходимой информации; выбор способа регистрации наблюдаемого явления; обработка и интерпретация полученной информации [56].
С помощью наблюдения можно получить сведения о следующих аспектах деятельности: каналах поступления информации и ее характеристиках (модальность сигналов, их кодирование и помехи); способах ввода управляющих воздействий (особенности управляющих движений, их силовые характеристики, периодичность); загрузке анализаторов, их взаимодействию, ведущем анализаторе; степени нервно-психической и эмоциональной напряженности (оценивается по поведению обследуемого, его эмоциональным реакциям); внешних условиях деятельности (наличие факторов, нарушающих нормативные условия деятельности) [128].
Важное значение при этом принадлежит также анализу ошибочных реакций оператора. Анализ характера ошибок, причин их возникновения позволяет наметить реальные пути их предотвращения.
Так, в работе [159] был проведен анализ ошибок, допущенных работницами механизированного учета при набивке перфокарт. Всего было изучено более 80 тысяч ошибочно перфорированных карт. Анализ показал, что ошибки носят сенсорный, а не моторный (как часто думают) характер.
В соответствии с этим была изменена методика обучения работника: обучение было направлено на формирование прежде всего необходимых сенсорных навыков.
Различают включенное наблюдение, когда наблюдатель становится членом трудового коллектива, и невключенное наблюдение, которое ведется как бы со стороны, то есть человеком, не являющимся членом исследуемой группы. Включенное наблюдение более предпочтительно, так как присутствие наблюдателя может оказать существенное влияние на деятельность оператора.
Кроме того различают субъективное и объективное наблюдение. В первом случае оно осуществляется визуально, результаты фиксируются в специальных протоколах.
Во втором случае наблюдение ведется с применением технических записывающих средств (магнитофона, фото- или киноаппарата). Иногда наблюдение могут вести одновременно несколько человек.
Это значительно повышает достоверность такого метода.
Объектом наблюдения является субъект и процесс труда. Во время наблюдения можно получить сведения
о характере поступающей информации, о степени загрузки анализаторов, об особенностях управляющих воздействий оператора и т.п. Большое внимание уделяется сопоставлению внешних проявлений деятельности оператора (мимика, поза, речь, рабочие движения, приемы, действия, оперирование орудиями труда, общение в процессе работы) с целью, характером и результатами труда.
Наблюдение позволяет также определить, какие элементы трудовой деятельности обусловливают то или иное профессиональное требование к оператору.
Наблюдение может быть уточнено с помощью замеров. Это могут быть замеры геометрических размеров рабочего места, замеры времени и последовательности труда и отдыха в течение работы (фотография рабочего дня), замеры времени выполнения отдельных действий и движений (хронометраж). В процессе наблюдения могут производится также замеры физиологических показателей человека.
Проведение замеров позволяет повысить объективность наблюдения.
Одним из важных принципов наблюдения является сравнительный подход к изучению профессий. Сравнительному наблюдению и анализу подвергаются специалисты с высокими и низкими показателями в трудовой деятельности, с большим и малым стажем в работе.
Сравниваются показатели работы, особенности и последовательность приемов у разных специалистов при выполнении одних и тех же трудовых операций. Это позволяет выяснить причины успехов и затруднений при освоении профессий, а также выявить психофизиологическую структуру профессиональной деятельности [40, 128].
Обладая несомненными достоинствами (простота, возможность получения фактического материала о деятельности оператора), метод наблюдения имеет и один существенный недостаток. Наблюдение не вносит изменений в изучаемую деятельность, поэтому в ходе его не всегда могут появиться именно те ситуации, которые больше всего интересуют исследователя.
От этого недостатка свободен такой метод инженерно-психологического исследования, каким является эксперимент.
Эксперимент (от лат. experimentum - проба, опыт) в инженерной психологии - это изучение психологических
и производственных особенностей деятельности оператора, вызванных изменениями условий, цели или способов ее выполнения. Эксперимент отличается от наблюдения в первую очередь тем, что предполагает специальную организацию ситуации исследования, активное вмешательство в ситуацию исследователя, планомерно манипулирующего одной или несколькими переменными (факторами) и регистрирующего соответствующие изменения в поведении испытуемого (оператора).
Эксперимент позволяет осуществить относительно полный контроль переменных. Если при наблюдении часто невозможно предвидеть изменения, то в эксперименте можно их планировать и не допускать появления неожиданностей. Возможность манипулирования переменными - одно из важных преимуществ эксперимента перед наблюдением.
Достоинство его заключается также в том, что можно специально вызвать какой-то психический процесс, проследить зависимость психического явления от изменяемых внешних условий.
Проведение эксперимента можно условно разделить на три этапа: планирование, собственно эксперимент, анализ [15].
Планирование включает постановку задачи, выбор показателя, подвергающегося исследованию, рассмотрение факторов, влияющих на него. Во многих случаях при проведении эксперимента приходится иметь дело с неконтролируемыми факторами. Для усреднения их влияния на выбранный показатель используют специальный прием, называемый рандомизацией, позволяющий считать ошибки измерения взаимонезависимыми. Основным шагом на этом этапе является выбор показателя оптимальности и нахождение матриц планирования с помощью методов математического планирования эксперимента.
Его применение в инженерной психологии показано в работах [139, 209]. Если изучаемая область относительно неизвестна и система гипотез отсутствует, то предварительно бывает целесообразным проведение специального пилотажного исследования (пробного или поискового эксперимента), результаты которого могут помочь уточнить направление дальнейшего анализа.
Собственно эксперимент должен проводится в соответствии с программой и планом, составленном на первом этапе. Для правильного проведения эксперимента необходимо соблюдать ряд условий.
Во-первых, следует определить пригодность испытуемых операторов к данному виду деятельности. Во-вторых, следует обеспечить их высокую мотивацию на выполнение заданной в эксперименте деятельности.
В-третьих, следует исключить нежелательные эффекты (артефакты), связанные прежде всего с присугствием экспериментатора и наличием других нежелательных явлений.
Анализ - окончательный этап, включающий процесс упорядочения экспериментальных данных, вычисление необходимых показателей деятельности оператора, построение аналитических зависимостей этих показателей как функции от исследуемых факторов. Частично эти вопросы рассмотрены в главе VIII, более подробно они описываются в специальной литературе [112, 128, 177].
Эксперимент в инженерной психологии может быть двух видов: лабораторным или естественным.
Лабораторный эксперимент представляет собой одну из разновидностей моделирования деятельности оператора (физическое моделирование). Смысл его заключается в том, что перед испытуемым ставится задача в лабораторных условиях выполнять определенные действия, по психологической структуре наиболее соответствующие действиям реальной деятельности.
Такое моделирование позволяет в лабораторных условиях изучить какую-либо реальную деятельность с большой точностью регистрации и замеров. Однако в силу искусственности лабораторных условий полученные результаты могут отличаться от тех, которые имеют место в реальных условиях деятельности человека. Поэтому лабораторный эксперимент (так же как и любая другая модель деятельности оператора) имеет лишь определенное приближение к реальной деятельности.
Его результаты обязательно должны проверяться и сопоставляться с данными наблюдения или эксперимента в реальных условиях.
Лабораторный эксперимент может быть двух видов: синтетический и аналитический. При синтетическом
эксперименте пытаются воспроизвести возможно более точно все цели и условия данного вида трудовой деятельности. Обычно для этого используют различные модели кабин, стенды, тренажеры, имитаторы.
Одна из возможных схем моделирующего стенда для проведения синтетического эксперимента показана на рис. 6.2.
Стенд представляет собой аналого-цифровой комплекс, с высокой степенью точности воспроизводящей реальные условия деятельности оператора. Его основа - модель управляемого процесса или объекта. Между моделью и реальным объектом должно быть существенное сходство в главном и несущественное - в остальном. Модель может представлять собой специализированное устройство или выполняться на базе ЭВМ.
Стенд содержит также аппаратуру, регистрирующую состояние и результаты работы оператора, а также результаты поведения машины. Сигналы с регистрирующей аппаратуры поступают в ЭВМ, которая по специальной программе в реальном масштабе времени вычисляет характеристики поведения объекта, показатели состояния и работы оператора, выходные характеристики системы человек - машина [58].
При аналитическом эксперименте в лабораторных условиях воспроизводят только какой-то один элемент трудовой деятельности, все остальные элементы при этом сознательно исключаются. Этот вид эксперимента обычно применяется для изучения влияния различных условий на отдельные элементы деятельности.
Примером такого эксперимента является исследование групповой деятельности с помощью гомеостата.
Естественный эксперимент проводится в обычных для исследуемого условиях труда (на рабочем месте, в цехе, кабине самолета или электровоза, за пультом управления и т.п.). Он соединяет в себе положительные черты объективного наблюдения (естественность) и лабораторного эксперимента (целенаправленное воздействие на испытуемого).
При проведении естественного эксперимента процессы труда по своим технологическим характеристикам не изменяются, но в условия и способы выполнения работы вносятся те или иные изменения, необходимые для целей исследования. Часто испытуемый не знает о проведении эксперимента, и его поведение ничем не отличается от обычного. В других случаях (например, при изменении структуры трудовой деятельности или организации рабочего места) испытуемый становится активным участником эксперимента.
Сближая экспериментальное исследование с практикой, естественный эксперимент позволяет изучать психические процессы и свойства личности в естественных условиях трудовой деятельности. Он доступен и несложен для проведения, само исследование нередко дополняется беседой с испытуемым.
Как лабораторный, так и естественный эксперимент имеют несколько разновидностей. Так, в ряде случаев большое значение имеет ситуационный эксперимент, в котором в лабораторных или реальных условиях воспроизводятся наиболее важные ситуации, характерные для деятельности оператора. Наибольшее значение имеют ситуации, вызывающие стрессовые психические реакции.
Практически лишь в таких условиях можно получить надежные характеристики эмоциональных и волевых качеств специалистов и надежности СЧМ в сложных условиях. Модели стрессовых ситуаций должны отвечать трем условиям: иметь определенную мотивационную направленность, адекватную задачам эксперимента; испытуемые должны субъективно воспринимать их как реальность; должны быть соблюдены этические нормы [15].
Различают также констатирующий и формирующий (обучающий) эксперимент. Первый из них направлен на констатацию (подтверждение) имеющихся фактов и гипотез. Второй позволяет направленно формировать особенности таких психических процессов как восприятие, память, мышление и пр.; в этом плане он включается в процесс психологической подготовки операторов.
В других случаях эксперимент представляет специально организованное и контролируемое обучение тем или иным действиям.
В некоторых случаях эксперимент может проводиться по типу лонгитюдного (от англ. longitude - долгота) исследования. Оно представляет длительное и систематическое изучение одних и тех же испытуемых, позволяющее определить диапазон возрастной и индивидуальной
изменчивости фаз жизненного или трудового цикла человека. Первоначально такое исследование применялось в детской и возрастной психологии. Его применение в инженерной психологии позволяет проследить процесс становления профессионального мастерства, формирования сложных навыков, овладения различными приемами труда и т.п.
Организация лонгитюдного исследования предполагает одновременное использование и других методов: наблюдения, опроса, тестирования и пр.
Инженерно-психологический эксперимент должен отвечать основным требованиям, предъявляемым к любому научному эксперименту: нацеленность на проверку определенной гипотезы, точность дозировки и регистрации изучаемых явлений, создание сравнимых условий, устранение побочных факторов. Последнее требование имеет особенно большое значение для естественного эксперимента, поскольку при его проведении имеет место наличие неконтролируемых факторов, то есть факторов, причина которых не может быть устранена или количественно определена.
Данное обстоятельство необходимо учитывать при анализе и интерпретации полученных результатов.

Физическое моделирование деятельности оператора

Разновидностью лабораторного инженерно-психологического эксперимента является физическое моделирование деятельности оператора. Оно заключается в замещении реальной деятельности оператора ее модификацией. Это замещение осуществляется с помощью специальных моделирующих устройств, в роли которых могут выступать имитаторы, макеты, испытательные стенды и т.п.
Основное требование к физическим моделям - возможно более полное воспроизведение психологической структуры деятельности оператора, а не только ее чисто внешняя имитация, как это, к сожалению, иногда бывает.
Физическое моделирование, являясь разновидностью лабораторного эксперимента и сохраняя все основные его черты, имеет тем не менее и одно существенное
различие. Эксперимент зачастую направлен на выявление тех или иных психологических закономерностей безотносительно к конкретному виду деятельности. При физическом моделировании обычно изучаются выходные характеристики конкретной деятельности в конкретных условиях обстановки.
Внутренние процессы, протекающие в организме человека, отодвигаются зачастую на второй план [167].
Наиболее полно вопросы построения физических моделей и организации физического моделирования деятельности оператора проработаны В.Е. Алексеевым [4, 45]. Физическая модель СЧМ, отвечающая требованиям инженерно-психологического подобия создаваемому оригиналу, позволяет достоверно воспроизвести реальные процессы деятельности оператора в исследуемых режимах и условиях функционирования СЧМ и тем самым решить многие задачи инженерно-психологического проектирования. Одной из таких задач является определение количества и состава рабочих мест операторов.
Для решения этой задачи применимы лабораторные стендовые системы с разветвленной сетью операторских пультов (например, дисплеев и ЭВМ), подключенных между собой в соответствии со структурой моделируемой СЧМ.

Особенности и классификация СЧМ

Под системой в общей теории систем (системоло-гии) понимается комплекс взаимосвязанных и взаимодействующих между собой элементов, предназначенный для решения единой задачи [213]. Системы могут быть классифицированы по различным признакам.
Одним из них является степень участия человека в работе системы. С этой точки зрения различают автоматические, автоматизированные и неавтоматические системы. Работа автоматической системы осуществляется без участия человека.
В неавтоматической системе работа выполняется человеком без применения технических устройств. В работе автоматизированной системы принимает участие как человек, так и технические устройства.
Следовательно, такая система представляет собой систему человек-машина.
На практике применяются самые разнообразные виды систем человек-машина. Основой их классификации могут явиться следующие четыре группы признаков: целевое назначение системы, характеристики человеческого звена, тип и структура машинного звена, тип взаимодействия компонентов системы [60]. Эта классификация приведена на рис.
3.1.
Целевое назначение системы оказывает определяющее влияние на многие ее характеристики и поэтому является исходным признаком. По целевому назначению можно выделить следующие классы систем:

• управляющие, в которых основной задачей человека является управление машиной (или комплексом);

• обслуживающие, в которых человек контролирует состояние машинной системы, ищет неисправности, производит наладку, настройку, ремонт и т.п.;
• обучающие, т.е. вырабатывающие у человека определенные навыки (технические средства обучения, тренажеры ит.п.);
• информационные, обеспечивающие поиск, накопление или получение необходимой для человека информации (радиолокационные, телевизионные, документальные системы, системы радио- и проводной связи и др.);
• исследовательские, используемые при анализе тех или иных явлений, поиске новой информации, новых заданий (моделирующие установки, макеты, научно-исследовательские приборы и установки).

Особенность управляющих и обслуживающих систем заключается в том, что объектом целенаправленных воздействий в них является машинный компонент системы. В обучающих и информационных СЧМ направление воздействий противоположное - на человек.
В исследовательских системах воздействие имеет и ту, и другую направленность.
По признаку характеристики человеческого звена можно выделить два класса СЧМ:

• моносистемы, в состав которых входит один человек и одно или несколько технических устройств;

• полисистемы, в состав которых входит некоторый коллектив людей и взаимодействующие с ним одно или комплекс технических устройств.

Полисистемы в свою очередь можно подразделить на паритетные и иерархические (многоуровневые). В первом случае в процессе взаимодействия людей с машинными компонентами не устанавливается какая-либо подчиненность и приоритетность отдельных членов коллектива.
Примерами таких полисистем может служить система коллектив людей - устройства жизнеобеспечения (например, система жизнеобеспечения на космическом корабле или подводной лодке). Другим примером может быть система отображения информации с большим экраном, предназначенная для использования коллективом операторов.
В отличие от этого в иерархических СЧМ устанавливается или организационная, или приоритетная иерархия взаимодействия людей с техническими устройствами. Так, в системе управления воздушным движением диспетчер аэропорта образует верхний уровень управления. Следующий уровень - это командиры воздушных судов, действиями которых руководит диспетчер.
Третий уровень - остальные члены экипажа, работающие под руководством командира корабля.
По типу и структуре машинного компонента можно выделить инструментальные СЧМ, в состав которых в качестве технических устройств входят инструменты и приборы. Отличительной особенностью этих систем, как правило, является требование высокой точности выполняемых человеком операций.
Другим типом СЧМ являются простейшие человеко-машинные системы, которые включают стационарное и нестационарное техническое устройство (различного рода преобразователи энергии) и человека, использующего это устройство. Здесь требования к человеку существенно различаются в зависимости от типа устройства, его целевого назначения и условий применения.
Однако их основной особенностью является сравнительная простота функций человека.
Следующим важным типом СЧМ являются сложные человеко-машинные системы, включающие помимо использующего их человека некоторую совокупность технологически связанных, но различных по
своему функциональному назначению аппаратов, устройств и машин, предназначенных для производства определенного продукта (энергетическая установка, прокатный стан, автоматическая поточная линия, вычислительный комплекс и т.п.). В этих системах, как правило, связанность технологического процесса обеспечивается локальными системами автоматического управления.
В задачу человека входит общий контроль за ходом технологического процесса, изменение режимов работы, оптимизация отдельных процессов, настройка, пуск и остановка.
Еще более сложным типом СЧМ являются системотехнические комплексы. Они представляют собой сложную техническую систему с не полностью детерминированными связями и коллектив людей, участвующих в ее использовании. Для систем такого типа характерным является взаимодействие не только по цепи человек-машина, но и по цепи человек-человек-машина. Другими словами, в процессе своей деятельности человек взаимодействует не только с техническими устройствами, но и с другими людьми.
При всей сложности системотехнических комплексов их в большинстве случаев можно представить в виде иерархии более простых человеко-машинных систем. Типичными примерами системотехнических комплексов различного уровня и назначения могут служить судно, воздушный лайнер, промышленное предприятие, вычислительный центр, транспортная система и т.п.
В основу классификации СЧМ по типу взаимодействия человека и машины может быть положена степень непрерывности этого взаимодействия. По этому признаку различают системы непрерывного (например, система водитель - автомобиль) и эпизодического взаимодействия. Последние, в свою очередь, делятся на системы регулярного и стохастического взаимодействия. Примером системы регулярного взаимодействия может служить система оператор - ЭВМ.
В ней ввод информации и получение результатов определяются характером решаемых задач, т.е. режимы взаимодействия во времени регламентируются характером и объемом вычислений. Стохастическое эпизодическое взаимодействие имеет место в таких системах,
как оператор - система централизованного контроля, наладчик - станок и т.п.
Рассмотренная классификация СЧМ не является единственно возможной. Примеры иных подходов к решению этой задачи приводятся в специальной литературе [18, 26, 35, 38, 53, 137, 162].
Однако несмотря на большое разнообразие систем человек - машина, они имеют целый ряд общих черт и особенностей. Эти системы являются, как правило, динамическими, целеустремленными, самоорганизующимися, адаптивными.
Системы человек - машина относятся к классу сложных динамических систем, т.е. систем, состоящих из взаимосвязанных и взаимодействующих элементов различной природы и характеризующихся изменением во времени состава структуры и (или) взаимосвязей. Из этого следуют характерные особенности, присущие СЧМ как сложной динамической системе:

• разветвленность структуры (или связей) между элементами (человеком и машиной);
• разнообразие природы элементов (в состав СЧМ могут входить человек, коллектив людей, автоматы, машины, комплексы машин и т.д.);
• перестраиваемость структуры и связей между элементами (например, при нормальном ходе технологического процесса оператор лишь следит за ходом его протекания, т.е. включен в контур управления как бы параллельно; при отклонении от нормы оператор берет управление на себя, т.е. включается в контур управления последовательно);
• автономность элементов, т.е. способность их автономно выполнять часть своих задач.

Системы человек - машина относятся также к классу целеустремленных систем. В общем случае считается, что система действует целеустремленно, если она продолжает преследовать одну и ту же цель, изменяя свое поведение при изменении внешних условий [213]. Существенной особенностью целеустремленных систем является их способность получать одинаковые результаты различными способами.
Системы этого класса могут изменять свои задачи; они выбирают как сами задачи, так и средства их реализации. Целеустремленность СЧМ обусловлена тем, что в нее включен
человек. Именно он ставит цели, определяет задачи и выбирает средства достижения цели.
Системы человек - машина можно рассматривать и как адаптивные системы. Свойство адаптации заключается в приспособлении СЧМ к изменяющимся условиям работы, в изменении режима функционирования в соответствии с новыми условиями.
Для повышения эффективности СЧМ необходимо предусмотреть возможность адаптации как внутри самой системы, так и по отношению к внешней среде. До недавнего времени свойство адаптации СЧМ реализовалось благодаря приспособительным возможностям человека, гибкости и пластичности его поведения, возможности его изменения в зависимости от конкретной обстановки. В настоящее время, на повестку дня ставится вопрос о создании СЧМ, в которых свойство адаптации реализуется путем соответствующего технического обеспечения.
Речь идет о создании таких технических средств, которые могут изменять свои параметры и условия деятельности в зависимости от текущего конкретного психофизиологического состояния человека и показателей эффективности его деятельности. Попытки решения этой задачи привели к появлению понятия взаимной адаптации человека и машины в системах управления, или иначе - созданию систем адаптивного информационного взаимодействия в СЧМ.
Эта задача решается в рамках структурно-психологической концепции анализа и проектирования СЧМ [17, 18]. Одним из конкретных способов реализации такого подхода является профилактическое обслуживание СЧМ [102, 214].
Системы человек-машина относятся также к числу адекватных (от лат. adaequatus - приравненный, равный) систем. Под адекватностью понимается совокупность свойств системы, характеризующих ее приспособленность к выполнению данной задачи. Применительно к техническим звеньям адекватность определяется:

• правильной организацией СЧМ (наличие в структуре системы необходимого оборудования, программных средств, каналов связи, обученного персонала и т.д.);
• хорошими физическими характеристиками техники (механическими, энергетическими и т.п.);

• средствами активации функционирования (устройства приведения в готовность, переключения работы с одного режима на другой и т.п.);
• нормальными процессами (материально-техническое, метрологическое и др. виды обеспечения).

Применительно к человеку информационная адекватность определяется свойствами концептуальной модели. В основе этого вида адекватности лежат функциональная организация и свойства анализаторов, центральной нервной системы, психофизиологические законы преобразования информации человеком в процессе деятельности.
Физическая адекватность характеризует антропологическое и силовое соответствие человека решаемым задачам. Активационная адекватность определяется мотивами, установками, потребностями, заинтересованностью человека в выполнении данного вида деятельности, характером эмоциональных реакций, свойствами внимания.
Базовая адекватность определяется функционированием вегетативных систем (сердечно-сосудистой, дыхательной и др.), особенностями биохимических процессов и психическими состояниями. Разумеется, указанные четыре группы свойств не являются независимыми.
Активационная, физическая и базовая адекватность определяют в целом работоспособность человека. В такой трактовке данное понятие характеризует возможности человека реализовать имеющийся у него в виде концептуальной модели внутренний инструмент и в виде эффекторов - внешний инструмент выполнения определенного вида трудовой деятельности [15].
И наконец, системы человек - машина можно отнести к классу самоорганизующихся систем, т.е. систем, способных к уменьшению энтропии (неопределенности) после вывода их из устойчивого, равновесного состояния под действием различного рода возмущений. Это свойство становится возможным благодаря целенаправленной деятельности человека, способности его планировать свои действия, принимать правильные решения и реализовывать их в соответствии с возникшими обстоятельствами.
Способность к адаптации и самоорганизации обусловливает такое важное свойство систем человек - машина, каким является их живучесть.
Из всего сказанного видно, что рассмотренные особенности СЧМ определяются наличием в их составе человека, его возможностью правильно решать возникающие задачи в зависимости от конкретных условий и обстановки. Это лишний раз показывает, что исходным пунктом анализа и описания СЧМ должна быть целесообразная деятельность человека.
Важными понятиями, используемыми при анализе и исследовании системы человек-машина являются функционирование, цель и оптимизация СЧМ. Функционирование СЧМ - процесс достижения поставленных перед СЧМ целей, состоящий из упорядоченной совокупности операций, выполняемых как человеком, так и техническими устройствами.
Цель функционирования задается (формируется) человеком (оператором, конструктором, организатором производства и др.) и является системообразующим фактором, благодаря которому реализуется принцип обратной связи, которая позволяет корректировать промежуточные результаты и направлять функционирование СЧМ на достижение этой цели [35, 137].
Часть процесса функционирования, выделяемая в интересах описания, оценки, проектирования эксплуатации или исследования СЧМ по некоторым признакам, наиболее важным для решения задачи, называется функцией СЧМ. Она включает в себя функции оператора и функции технической части СЧМ.
По общей роли в процессе функционирования СЧМ функции могут быть основными или обеспечивающими. Основные функции непосредственно обеспечивают достижение цели СЧМ, их невыполнение ведет к недостижению цели. Обеспечивающие функции обеспечивают условия выполнения основных функций и, следовательно, процесс функционирования СЧМ в целом, т.е. это такие функции, необходимость выполнения которых диктуется не способом достижения цели, а необходимостью поддержания работоспособного состояния элементов СЧМ.
Совокупность функций, являющихся частью функционирования СЧМ, выполняемых фиксированным неизменным составом элементов СЧМ и используемых в данной части процесса функционирования СЧМ, называется режимом функционирования. Режим функционирования является рабочим, если поставлена цель
получения продукта труда, для которого создана СЧМ. Режим функционирования СЧМ является вспомогательным, если поставлена цель изменения состояния.
К их числу относятся, например, режим хранения, подготовки, готовности к применению, восстановления работоспособности, технического обслуживания, консервации, ремонта, транспортировки и др.
Цель СЧМ в общем случае представляет модель необходимого будущего кибернетической системы, являющаяся той формой отражения действительности, которая объединяет прошлое, настоящее и будущее. Для СЧМ помимо этого можно определить и цель второго уровня (по отношению к модели необходимого будущего состояния) как модель необходимого будущего поведения системы и цель третьего уровня как модель настоящего поведения СЧМ. Все три модели (цели) состояния и поведения СЧМ на практике могут быть закреплены в структурной организации технической части системы в виде:

• конечного состояния технической части СЧМ (соответствующего цели первого уровня);
• динамического состояния технической части СЧМ (соответствующего цели второго уровня);
• фактического стереотипа поведения технической части системы (соответствующего цели третьего уровня).

Эти три вида состояний образуют естественную иерархию целей первого, второго и третьего уровней. В зависимости от сложности системы число уровней целей может быть значительно большим, чем в данном простейшем случае.
Сложная СЧМ состоит из множества подсистем, каждая из которых имеет свою иерархию целей в виде моделей конечного, динамического состояний и стереотипа поведения технических и человеческих подсистем. Поэтому в СЧМ при конкретном ее функционировании цели закреплены в технической части структуры всей системы.
Отсюда следует, что для системы в целом целостность ее структуры означает и целостность системы ее целей всех уровней для всех ее подсистем (как фактических, так и потенциальных).
Поскольку при таком подходе для каждой из подсистем различается три уровня целей, то и целостность подсистем по таким целям целесообразно рассматривать
состоящей из трех форм целостности, сопоставленных каждому из понятия цели [131].
Достижение поставленной перед СЧМ цели тесно связано с ее оптимизацией. Под ней в наиболее общем виде понимается определение совокупности частных показателей, при которых достигается экстремум некоторой целевой функции, характеризующей эффективность СЧМ. С математической точки зрения оптимизация может быть условной, когда на искомые показатели накладываются некоторые ограничения, либо безусловной, когда этих ограничений нет. В первом случае ищется условный экстремум, во втором - безусловный.
Кроме того, оптимизация может вестись по одному показателю или нескольким показателям одновременно, в последнем случае речь идет о многопараметрической (векторной) оптимизации. Поскольку СЧМ является сложным динамическим объектом, работа которого обычно протекает в рамках определенных ограничений, а качество функционирования зависит от большого числа факторов, то для нее наиболее характерным является случай многопараметрической условной оптимизации.
В математическом плане такая задача является наиболее сложной.
С формальной точки зрения задача оптимизации СЧМ формируется следующим образом. Есть некоторая целевая функция
Э = f (x₁, x₂...x_n; y₁, у₂...у_m; z₁, z₂...z_k),
где x_i (i = 1,n), y_j (j = 1,m), z_λ (λ = 1,k) - частные показатели деятельности оператора, работы машины и условий внешней среды. Требуется определить значения этих показателей, при которых функция Э достигает максимума.
При этом на их значения накладываются некоторые ограничения x_i ∈ х_{i доп}, y_j ∈ у_{j доп}, z_k ∈ z_{k доп}, где х_{i доп}, y_{j доп}, z_{k доп} - области допустимых значений соответствующих показателей. В общем случае решение рассмотренной задачи оптимизации СЧМ представляет определенные трудности, поэтому обычно стараются провести возможные упрощения (сокращение числа искомых показателей, сокращение числа ограничивающих условий и др.). В зависимости от возможной степени упрощения для решения задачи оптимизации
СЧМ могут использоваться методы математического программирования, наискорейшего спуска, множителей Лагранжа и др.
Необходимо отметить, что термин оптимизация используется в инженерной психологии довольно часто. Например, говорят об оптимизации деятельности оператора, оптимизации рабочего места, оптимизации труда и т.д.
Однако в большинстве случаев этот термин употребляется не в строгом смысле, а речь идет лишь о некотором улучшении того или иного параметра.
Выше были рассмотрены основные вопросы системного подхода к изучению главного звена СЧМ - человека. На основании этого можно в общих чертах охарактеризовать некоторые важнейшие принципы системного подхода к изучению СЧМ.
Суть их сводится к следующему [60].

1. Возможно более полное и точное определение назначения системы, ее целей и задач. Это требует, в свою очередь, анализа состава и значимости отдельных целей, подцелей и задач; определения возможности их осуществимости и требуемых для этого средств и ресурсов; определения показателей эффективности и целевой функции СЧМ.
2. Исследование структуры системы, и прежде всего состава входящих в нее компонентов, характера межкомпонентных связей и связей системы с внешней средой, пространственно-временной организации компонентов системы и их связей, границ системы, ее изменчивости и особенностей на различных стадиях существования (жизненного цикла).
3. Последовательное изучение характера функционирования системы, в том числе: всей системы в целом, отдельных подсистем в пределах целого, изменчивости функций и их особенностей на разных стадиях существования системы.
4. Рассмотрение системы в динамике, в развитии, т.е. на различных этапах ее жизненного цикла: при проектировании, производстве и эксплуатации.

На последнем из этих принципов следует остановиться особо. В ряде случаев рамки инженерной психологии
неправомерно суживают, отводя ей лишь роль проектировочной дисциплины. Как отмечалось выше, проектировочная сущность инженерной психологии приобретает в настоящее время решающее значение. Однако только ею не ограничивается проблематика инженерной психологии.
Для того чтобы были реализованы все потенциальные возможности систем человек-машина, необходим также правильный учет инженерно-психологических требований в процессе их производства и эксплуатации. Это приводит к необходимости создания единой системы инженерно-психологического обеспечения систем человек - машина на всех этапах их жизненного цикла.
Под инженерно-психологическим обеспечением понимается весь комплекс мероприятий, связанных с организацией учета человеческого фактора в процессе проектирования, производства и эксплуатации СЧМ. Проблема инженерно-психологического обеспечения имеет два основных аспекта: целевой и организационно-методический (табл.
3.1).
Таблица 3.1
Содержание инженерно-психологического
обеспечения СЧМ

Этап жизненного цикла	Аспект инженерно-психологического обеспечения
целевой	организационно-методический
Проектирование	Определение функций человека в проектируемой СЧМ и оценка его психофизиологических возможностей по их выполнению (инженерно-психологическое проектирование)	Разработка нормативных и справочно-методических материалов по инженерно-психологическому проектированию деятельности оператора. Организация труда коллектива проектировщиков
Производство	Учет психофизиологических свойств человека в процессе производства (условия труда, режимы труда и отдыха, взаимосвязи операторов в групповой деятельности и т.п.)	Разработка нормативных и справочно-методических материалов по учету человеческого фактора в процессе производства

Эксплуатация

Учет психофизиологических возможностей человека при эксплуатации техники (профессиональный отбор, обучение, тренировки, формирование операторских коллективов, организация их труда)

Разработка методик по профессиональному отбору (если это необходимо) и подготовке операторов, подбору коллективов, организации труда. Разработка нормативных документов, регламентирующих применение этих методик

Первый из них связан с непосредственным выполнением работ по учету человеческого фактора на каждом из этапов жизненного цикла СЧМ; его содержание целиком и полностью определяется проблематикой инженерной психологии. Второй аспект связан с организационно-методическим обеспечением работ по учету человеческого фактора. Он включает в себя разработку необходимых справочно-методических материалов, с помощью которых можно выполнять эти работы, а также разработку нормативных документов, регламентирующих (в частности, утверждающих) степень и полноту учета человеческого фактора при проектировании, производстве и эксплуатации СЧМ.
При отсутствии таких документов проведение работ по учету человеческого фактора не будет являться обязательным мероприятием, и поэтому задача инженерно-психологического обеспечения не может считаться полностью решенной.

Показатели качества систем "человек-машина"

Любая СЧМ призвана удовлетворять те или иные потребности человека и общества. Для этого она должна обладать определенными свойствами, которые закладываются при проектировании СЧМ и реализуются в процессе эксплуатации.
Под свойством СЧМ понимается ее объективная способность (особенность), проявляющаяся в процессе эксплуатации. Количественная характеристика того или иного свойства системы, рассматриваемого применительно к определенным условиям ее создания или эксплуатации, носит название показателя качества СЧМ.
В нашей стране разработана определенная номенклатура показателей качества промышленной продукции. Она включает в себя 8 групп показателей, с помощью которых можно количественно оценивать различные свойства продукции.
К ним относятся: показатели назначения, надежности и долговечности, технологичности, стандартизации и унификации, а также эргономический, эстетический, патентно-правовой, экологический и экономический показатели.
Не рассматривая подробно все показатели (это не является задачей инженерной психологии), остановимся лишь на тех из них, которые влияют на деятельность человека в СЧМ или зависят от результатов его деятельности.
Быстродействие (время цикла регулирования) определяется временем прохождения информации по замкнутому контуру человек-машина:
T_ц =

k

∑

i = 1

t_i,(3.1) где t_i - время задержки (обработки) информации в i-м звене СЧМ; k - число последовательно соединенных звеньев СЧМ; в качестве их могут выступать как технические звенья, так и операторы.
Надежность характеризует безошибочность (правильность) решения стоящих перед СЧМ задач. Оценивается она вероятностью правильного решения задачи, которая, по статистическим данным, определяется отношением
P_пр = 1 -

mош

N

,(3.2) где m_ош и N - соответственно число ошибочно решенных и общее число решаемых задач.
Важной характеристикой деятельности оператора является также точность его работы. На этой характеристике следует остановиться особо, ибо в ряде случаев происходит некоторое смешение ее с надежностью [8].
В качестве исходного понятия для определения обеих характеристик используется понятие ошибка оператора, для расчета обеих характеристик предлагаются одинаковые формулы и т.д. Фактически же
надежность и точность представляют собой различные показатели, характеризующие разные стороны деятельности оператора. Правильное толкование обоих этих показателей дается в работе [122].
Под точностью работы оператора следует понимать степень отклонения некоторого параметра, измеряемого, устанавливаемого или регулируемого оператором, от своего истинного, заданного или номинального значения. Количественно точность работы оператора оценивается величиной погрешности, с которой оператор измеряет, устанавливает или регулирует данный параметр:
γ = I_н - I_оп,
где I_н - истинное или номинальное значение параметра; I_оп - фактически измеряемое или регулируемое оператором значение этого параметра.
Величина погрешности может иметь как положительный, так и отрицательный знак. Понятия ошибки и погрешности не тождественны между собой: не всякая погрешность является ошибкой. До тех пор пока величина погрешности не выходит за допустимые пределы, она не является ошибкой, и только в противном случае ее следует считать ошибкой и учитывать также при оценке надежности.
Понятие погрешности наиболее важно для тех случаев, когда измеряемый или регулируемый оператором параметр представляет непрерывную величину. Так, например, можно говорить о точности определения координат самолета оператором радиолокационной станции и т.д.
В работе оператора следует различать случайную и систематическую погрешности. Случайная погрешность оператора оценивается величиной среднеквадратической погрешности, систематическая погрешность - величиной математического ожидания отдельных погрешностей.
Методы их определения приведены в работах [93, 122, 168].
Своевременность решения задачи СЧМ оценивается вероятностью того, что стоящая перед СЧМ задача будет решена за время, не превышающее допустимое:
P_св = P{T_ц ≤ T_доп} =

Tдоп

∫

0

φ (T) dT,(3.3) где φ (Т) - функций плотности времени решения задачи системой человек - машина.
Эта же вероятность по статистическим данным оценивается по выражению
P_св = 1 -

mнс

N

,(3.4) где m_нс - число несвоевременно решенных СЧМ задач.
При определении величин m_ош и m_нс, а следовательно, и при оценке вероятностей Р_пр и Р_св не имеет значения, за счет каких причин (некачественной работы машины или некачественной деятельности оператора) неправильно или несвоевременно решена задача системой человек - машина.
Поскольку большинство СЧМ работают в рамках определенных временных ограничений, то несвоевременное решение задачи приводит к недостижению цели, стоящей перед системой человек-машина. Поэтому в этих случаях в качестве общего показателя надежности используется вероятность правильного (Р_пр) и (Р_св) своевременного решения задачи
Р_СЧМ = Р_прР_cв,(3.5) Такой показатель используется, например, при применений обобщенного структурного метода оценки надежности СЧМ [35].
Безопасность труда Человека в СЧМ оценивается вероятностью безопасной работы
P_бт = 1 -

n

∑

i = 1

P_возi P_ошi,(3.6) где P_возi - вероятность возникновения опасной или вредной для человека производственной ситуации i-го типа; P_ошi - вероятность неправильных действий оператора в i-й ситуации; n - число возможных травмоопасных ситуаций.
Опасные и вредные ситуации могут создаваться как техническими причинами (неисправность машины, аварийная ситуация, неисправность защитных сооружений), так и нарушениями правил и мер безопасности со стороны людей. При этом, как отмечалось
выше, в условиях автоматизированного производства, когда контакт человека с рабочими частями машин и оборудования сравнительно невелик, большая роль в возникновении опасных и вредных для человека ситуаций принадлежит психофизиологическим факторам. Их влияние также нужно учитывать при определении показателя Р_бт.
Степень автоматизации СЧМ характеризует относительное количество информации, перерабатываемой автоматическими устройствами. Эта величина определяется по формуле
K_a = 1 -

Ноп

НСЧМ

,(3.7) где Н_оп - количество информации, перерабатываемой оператором; Н_СЧМ - общее количество информации, циркулирующей в системе человек-машина.
Для каждой СЧМ существует некоторая оптимальная степень автоматизации (k_опт), при которой эффективность СЧМ становится максимальной (рис. 3.2). При этом чем сложнее СЧМ, тем больше потери эффективности из-за неправильного выбора степени автоматизации.
Это видно из сравнения кривых 1 и 2 на рис. 3.2.
Оптимальная степень автоматизации устанавливается в процессе решения задачи распределения функций между человеком и машиной.
Экономический показатель характеризует полные затраты на систему человек- машина. В общем случае эти затраты складываются из трех составляющих: затрат на создание (изготовление) системы С_и, затрат на подготовку операторов С_оп и эксплуатационных расходов С_э.
По отношению к процессу эксплуатации затраты С_и и С_оп являются, как правило, капитальными. Тогда полные приведенные затраты в СЧМ определяются выражением
W_CЧM = C_э + E_н (C_оп + C_н),(3.8) где Е_н - нормативный коэффициент экономической эффективности капитальных затрат.
При заданной величине W_CЧM путем перераспределения затрат между отдельными составляющими С_и, С_оп и С_э, можно получить различные значения общей эффективности СЧМ. И, наоборот, заданная эффективность СЧМ может быть обеспечена с помощью различных затрат в зависимости от распределения их между отдельными составляющими.
Методы технико-экономической оптимизации СЧМ (получение заданной эффективности при минимуме W_CЧM или получение максимума эффективности при заданной величине W_CЧM) путем перераспределения затрат С_и, С_оп и С_э, рассмотрены в работе [85].
Большое значение при анализе и оценке СЧМ имеют эргономические показатели. Они учитывают совокупность специфических свойств системы человек - машина, обеспечивающих возможность осуществления в ней деятельности человека (группы людей). Эргономические показатели представляют собой иерархическую структуру, включающую в себя целостную эргономическую характеристику (эргономичность СЧМ), комплексные (управляемость, обслуживаемость, освояемость и обитаемость СЧМ), групповые (социально-психологические, психологические, физиологические, антропометрические, гигиенические) и единичные показатели.
Общие методические рекомендации по их определению приведены в работе [215].
С помощью рассмотренных показателей можно оценить одно или несколько однотипных свойств СЧМ. Иногда их может оказаться недостаточно для решения
инженерно-психологических задач (например, при выборе одного из нескольких конкурирующих вариантов СЧМ). В этом случае нужно дать интегральную оценку качества системы человек - машина как совокупности всех ее основных свойств.
Для этого используется понятие эффективности СЧМ, под которой понимается степень приспособленности системы к выполнению возложенных на нее функций. При определении эффективности СЧМ необходимо учесть следующие правила:

• - для получения полной интегральной оценки следует учитывать всю совокупность частных показателей качества СЧМ;
• - частные показатели должны входить в общую оценку с некоторым весом, характеризующим их важность в данной системе;
• - поскольку частные показатели имеют различный физический смысл и измеряются в разных величинах, они должны быть приведены к безразмерному и нормированному относительно некоторого эталона виду.

При этом следует отметить, что все частные показатели с точки зрения их влияния на эффективность могут быть повышающими (надежность, безопасность, своевременность и т.п.) или понижающими (затраты, время решения задачи и др.). Поэтому нормирование производится следующим образом:
для повышающих показателей
Э_i =

Ei

Emaxi

,(3.10) для понижающих показателей
Э_i =

Emini

Ei

,(3.11) где Э_i и Е_i - соответственно нормированное и абсолютное значение i-го частного показателя; Е_mахi и E_mini - максимальное (минимальное) значение i-го частного показателя, которое имеет существующая или проектируемая аналогичная система.
Эффективность системы представляется как некоторая совокупность частных показателей. Чаще всего применяется аддитивная функция
Э_СЧМ =

n

∑

i = 1

a_iЭ_i,(3.12) где a_i - весовые коэффициенты, сумма которых должна быть равна единице; n - число учитываемых частных показателей.
При выполнении рассмотренных условий величина Э_СЧМ принимает значения в пределах от нуля до единицы и представляет собой своеобразный коэффициент полезного действия системы человек - машина.

Основные концепции анализа и проектирования систем человек-машина

В настоящее время в инженерной психологии, а также в смежных с нею научных дисциплинах и направлениях (эргономика, психология труда и управления, теория эргатических систем, теория надежности и эффективности СЧМ и др.) разработан целый ряд концепций анализа, описания и проектирования систем человек-машина. Эти концепции различаются используемым математическим аппаратом, составом необходимых исходных данных, различными взглядами на роль и место человека в СЧМ. Такое положение является достаточно точным отражением современного уровня развития инженерной психологии, поскольку в зависимости от конкретных условий специалист по инженерной психологии (конструктор, организатор производства, специалист по эксплуатации) может выбрать и использовать ту или иную из существующих концепций. Поэтому представляется целесообразным рассмотреть наиболее конструктивные из возможных концепций (теорий, подходов).
Все они условно делятся на две большие группы: психологические и кибернетические (рис. 3.3).
Наиболее общей из них является концепция, основанная на использовании деятельности о го подхода [55, 56]. С ее позиций категория деятельности выступает как начало, содержание и завершение процессов анализа, организации, проектирования и оценки СЧМ. При
этом категория деятельности выступает в качестве предмета:

• объективного научного изучения;
• управления, т.е. того, что подлежит организации в сложную систему функционирования и оценки;
• проектирования, основной задачей которого является выявление способов и условий оптимальной реализации определенных видов деятельности;

• многоплановой оценки, осуществляемой в соответствии с различными критериями (надежность, быстродействие, удовлетворенность трудом, комфортность и т.п.).

В рамках этой концепции разработан микроструктурный подход (от греч. mikros - малый и лат. structura - строение) к анализу деятельности. Сущность микроструктурного подхода состоит в выделении компонентов (единиц анализа), сохраняющих свойства целого, и установлении между ними типов взаимоотношения или координации.
Набор (алфавит) компонентов должен быть достаточно широк для того, чтобы охватить процесс в целом; каждый из компонентов должен обладать не только качественной, но и количественной определенностью.
Микроструктурный подход оперирует понятиями операции, функционального блока, фазы процесса, кванта восприятия или действия. Каждый из компонентов отличается по ряду параметров: место в структуре деятельности, информационная емкость, время выполнения, тип преобразования информации, возможные связи с другими компонентами и средой.
Наиболее распространенный прием микроструктурного подхода состоит в том, что время выполнения работы делится на ряд интервалов и предполагается, что в каждом из них выполняются те или иные преобразования входной информации, осуществляемые определенными функциональными блоками. Микроструктурный подход является возможным прототипом проектирования отдельных функций операторской деятельности [55, 215].
Одной из первых психологических концепций была предложенная в 1967 году Б.Ф. Ломовым концепция проектирования деятельности [цит. по 92].
Суть ее состоит в том, что проект деятельности оператора (и вообще любого работника) должен выступать как основа решения всех остальных задач проектирования СЧМ. Эта концепция базируется на рассмотренных в первой главе методологических принципах (гуманизации труда, активного оператора, комплексности и др.).
Целый ряд задач анализа, описания и проектирования СЧМ может быть решен на основе использования
структурно-психологической концепции [17, 143]. Основной смысл ее состоит в соотнесении структуры технических средств деятельности оператора и психологических факторов сложности (ПФС) выполнения им своих функций, в частности сложности решения оперативных задач.
С позиций данной концепции проектирование технических средств рассматривается как процесс анализа и материализации априорных стратегий решения задач с целью оптимизации ПФС. Их оптимальный уровень достигается путем многоуровневой взаимной адаптации людей и технических средств.
Оптимальными значениями ПФС считаются те, которые обеспечивают достижение цели (решение задачи) при минимальном значении внешнего критерия сложности (времени решения задачи, числа ошибок, показателей психофизической напряженности и др.).
Оптимизация ПФС достигается путем создания системы адаптивного информационного взаимодействия между оператором и ЭВМ, работающей по принципу гибридного интеллекта. Он достигается путем разумного сочетания естественного интеллекта человека и возможностей современных ЭВМ. При этом человек и ЭВМ рассматриваются как равноправные партнеры по информационному взаимодействию.
Оптимизации ПФС способствует также применение трансформационной теории обучения. Согласно ей процесс обучения не носит традиционно используемый характер; на кривой обучения имеются плато (пологие участки), соответствующие переходу на новый, более высокий уровень овладения деятельности.
Последнее одновременно способствует и достижению более оптимальных значений ПФС.
Анализ взаимодействия априорных и реальных стратегий поведения оператора и соответствующих им уровней ПФС позволяет расширить рамки инженерно-психологического проектирования - не только распространить его на предварительный выбор характеристик системы, но и сделать проектирование непрерывным, последовательно решающим задачу оптимизации СЧМ и после реализации предварительного проекта, т.е. в ходе эксплуатации системы [17].
При разработке автоматизированных систем организационного типа (АСУП, ОАСУ и т.п.) весьма плодотворным
оказывается использование концепции психологического обеспечения (ПО) АСУ [141]. Под ним понимается планирование, разработка, организация и реализация комплекса мероприятий по учету психологических факторов на всех этапах создания, внедрения и эксплуатации АСУ.
Согласно этой концепции, любая АСУ рассматривается как сложная социотехническая система, которая не может эффективно функционировать, если она создается и эксплуатируется без учета психологического фактора. Его учет должен осуществляться на всех этапах проектирования, внедрения и эксплуатации АСУ.
Создание АСУ должно начинаться с проектирования оптимальной (рациональной) человеческой деятельности. Важнейшим фактором, обеспечивающим эффективность функционирования разрабатываемой системы, является подготовка персонала АСУ. Она базируется на анализе, проектировании и синтезе (формировании) деятельности. Анализ деятельности осуществляется на этапе предпроектного обследования, а его результатом являются рекомендации на проектирование или совершенствование деятельности персонала АСУ.
Проектирование деятельности осуществляется на этапах технического и рабочего проектирования, а его результатом являются должностные инструкции. Они должны разрабатываться с учетом обеспечения быстрейшей адаптации работника к эффективной деятельности в условиях АСУ. Синтез деятельности включает в себя профессиональный отбор, обучение, выработку индивидуальных и коллективных умений и навыков, а также обеспечение психологической совместимости всего персонала АСУ. Синтез деятельности должен начинаться на этапе технического проектирования и завершаться на этапе внедрения во взаимодействии с проектированием технической части АСУ.
Его конечной целью является обеспечение фактической эффективной деятельности всего персонала АСУ.
При создании автоматизированных систем управления технологическими процессами (АСУТП), деятельность оператора в которых носит сложный мыслительный характер, может быть использована концепция идеализированных структур деятельности [26]. Эта концепция базируется на данных о формализуемых человеком способах организации процесса
контроля и управления объектом на разных уровнях обучения и в разных конкретных условиях. На основе концепции разработаны методы инженерно-психологического анализа и проектирования деятельности оператора АСУТП, базирующиеся на исходных данных о психологической структуре деятельности оператора (включающей сложные виды мыслительных задач), позволяющие свести к минимуму число операций (шагов) решения задач проектирования, ложность исходных данных на разных стадиях создания СЧМ.
Для анализа, описания и проектирования следящих систем может быть использована концепция инженерно-психологического проектирования полуавтоматических систем управления, использующих принцип слежения [173, 201]. Практическая реализация концепции связана с решением ряда проблем:

• создание единого подхода к описанию функционирования технической части системы и деятельности оператора;
• учет индивидуальных психофизиологических характеристик деятельности, различия между которыми носят, как правило, случайный характер;
• учет динамики характеристик деятельности в процессе обучения;
• отбор операторов, обладающих качествами, необходимыми для работы на конкретном объекте управления; из этого следует, что вопросы обучения и профессионального отбора выступают как этапы системного подхода к проектированию деятельности.

Реализация концепции потребовала уточнения понятия передаточная функция оператора. Оказалось, что спектр ответных действий оператора содержит кроме требуемого сигнала и спектр дополнительных (малых) движений, необходимых оператору для познания и контроля процесса управления и названных дельта-ремнантой. Малые движения являются одним из показателей психологических особенностей работы оператора в режиме слежения.
Отсутствие формализованного описания свойств этих движений в большинстве математических моделей деятельности и обуславливает их неадекватность. Включение же их в математические модели позволяет учитывать психологические особенности деятельности человека в следящих системах. 103
В результате учета малых движений стало возможным аналитически оценивать долю погрешности, вносимую в ошибку выходного сигнала системы, как от функционирования человека-оператора, так и от разброса параметров любого из элементов технической части системы. Это дает возможность производить синтез системы по заданным требованиям.
При этом учитываются и экономические показатели, что позволяет создавать наиболее экономичные системы человек-машина.
Рассмотренные концепции отличает ярко выраженный их, если так можно выразиться, психологический характер. Они базируются на знании и учете психологических характеристик и свойств человека, а основу этих концепций составляет прежде всего проектирование деятельности оператора в системе человек-машина.
Помимо них существует еще ряд концепций, в основе которых лежит кибернетический подход к анализу и проектированию СЧМ.
Одна из таких концепций носит название организмической. Она разработана в рамках теории эргатических систем [53, 131].
В соответствии с организмической концепцией основой оптимальной кооперации человека и машины должны служить принципы организации живого, т.е. организма как феномена целесообразного живого в природе. Концепция основывается на двух основных положениях: 1) организм представляет собой соответствующим образом организованную совокупность функциональных систем (понятие о них дается в главе IV); 2) основные закономерности организации и функционирования каждой системы и всего организма и СЧМ в целом - одни и те же.
Основное смысловое содержание организмического постулата формулируется следующим образом: создание оптимальных СЧМ в функциональном смысле эквивалентно оптимальной достройке организма оператора машинами как орудиями труда.
В рамках концепции предлагается определенная система принципов поведения биосистем. К их числу относятся принципы: активности, гомеостаза, автономности, иерархичности, доминанты, целостности, эволюции.
Подробно они описаны в [53].
Сущность организмической концепции сводится к синтезу эргамата - системы, состоящей из человека и
машины и выполняющей определенную работу действиями человека внутри системы. Поведение эргамата описывается системой дифференциальных уравнений.
Задача синтеза эргамата заключается в определении числа и состава входящих в систему элементов (включая и человека) и их функциональных обязанностей.
Для решения задачи определяются обобщенные рабочие характеристики (ОРХ) оператора. Окончательный вариант структуры эргамата выбирают оптимизацией общецелевой системной функции при выполнении ограничений, накладываемых на соответствующие временные, точностные и надежностные ОРХ.
Концепция нашла применение для расчета и оптимизации непрерывных систем ручного управления, в частности транспортных систем.
К кибернетическому направлению можно отнести и концепцию обеспечения качества функционирования (ОКФ) эргатических систем [102, 214]. Задача обеспечения требуемого уровня качества заключается в оценке (с помощью процедуры контроля) и устранении (путем проведения профилактического обслуживания) причин и условий, которые его снижают (не обеспечивают).
При этом возникает задача по определению, когда и какие мероприятия следует проводить, чтобы получать максимально возможный эффект от применения СЧМ по своему назначению в течение заданного времени ее функционирования.
Последовательность мероприятий по ОКФ эргатических систем следующая. В начальный момент качество функционирования системы соответствует требуемому уровню, т.е. технические звенья и операторы находятся в работоспособном состоянии и готовы к выполнению задания. Через некоторое время необходимо провести контроль параметров функционирования системы (как техники, так и операторов).
Если к этому времени система функционирует безотказно, то следует проводить плановый контроль. Если же возникли отказы, то следует осуществлять профилактические воздействия, которые должны полностью восстановить требуемый уровень качества.

Понятие о профессии оператора

Ведущее место в СЧМ занимает человек-оператор. Профессия оператора является в условиях научно-технического прогресса одной из наиболее массовых, распространенных. Это дает основание некоторым авторам называть ее профессией века [133]. Под профессией (от лат. professio - род занятий) понимается вид трудовой деятельности человека, который владеет комплексом специальных теоретических знаний и практических навыков, приобретенных в результате специальной подготовки и опыта работы.
Наименование профессии определяется характером и содержанием работы или служебных функций, применяемыми орудиями или предметами труда. Многие профессии (в том числе и оператора) подразделяются на специальности.
Специальность - это необходимая для общества и ограниченная вследствие разделения труда область приложения физических и духовных сил человека.
Становление профессии происходит в результате профессионализации; она представляет собой целостный непрерывный процесс становления личности специалиста, который начинается с момента выбора и принятия будущей профессии и заканчивается, когда человек прекращает активную трудовую деятельность. Профессионализация - это лишь одно из направлений развития личности, в рамках которого разрешается специфический комплекс противоречий, присущий социализации личности. Ведущим из этих противоречий является степень
соответствия между личностью и профессией. Это соответствие характеризуется прежде всего такими понятиями, как профессиональная пригодность и готовность к труду и выступает в качестве условия высокого профессионального мастерства работника, достижения им высокой эффективности деятельности [152].
Для оценки уровня профессионализации используются две группы критериев - объективные и субъективные (рис. 4.1).
К первой из них относятся в первую очередь такие, которые характеризуют успешность (продуктивность) деятельности. Для каждого вида деятельности эти критерии приобретают специфическую форму.
Успешность деятельности есть ее характеристика, включающая в себя производительность труда, качество продукции, скорость, безошибочность трудовых действий и др. При оценке успешности деятельности следует учитывать также физиологические затраты, которые необходимы для решения профессиональной задачи.
Успешность деятельности тесно связана с интеллектуальной, мотивационной и эмоционально-волевой сферой личности, она зависит также от индивидуальных психологических качеств.
Подбор критериев успешности деятельности осуществляется на основании ее изучения и последующего
психофизиологического анализа (профессиографии). В общем случае выделяют два вида оценочных критериев - прямые и косвенные.
С помощью прямых критериев можно непосредственно оценить результаты деятельности. К ним относятся точность и скорость выполнения трудовых приемов и операций, составляющих структуру профессиональной деятельности; ошибки в работе; производительность труда.
Прямые показатели успешности деятельности оцениваются с использованием трех групп методик: элементарных, операциональных, интегральных.
У некоторых видов деятельности отсутствуют прямые показатели ее успешности. К ним, например, относятся многие виды операторской деятельности. При оценке успешности деятельности в этих случаях используют косвенные показатели.
К ним относятся т. н. рабочие тесты, т.е. стандартизированные задания, которые являются элементами трудовых операций; аппаратурные методы исследования с использованием специальных средств (тренажеров, макетов и т.п.), моделирующих ту или иную профессиональную деятельность; оценки по специальной подготовке, стандартизированные характеристики, дающие исчерпывающую информацию об уровне профессиональной подготовленности оператора (теоретические знания, практические навыки), его общем развитии, дисциплине и т.д. с количественной оценкой соответствующих качеств [128].
Вторая группа критериев профессионализации выступает в форме показателей удовлетворенности трудом и профессией в целом, а также в форме показателей профессионального самоопределения и отношения к себе как к объекту профессиональной деятельности. По своему содержанию эти критерии относятся к группе самооценочных субъективных, изучение которых тесно связано с проблематикой сознания и самосознания личности, механизмами рефлексии, самооценки, самоконтроля и т.п. [152].
Удовлетворенность трудом определяет эмоционально-оценочное отношение личности или группы к выполненной работе и условиям ее протекания. От удовлетворенности трудом, совершенствования форм его организации, гуманизации содержания зависит экономическая эффективность труда. Согласно двухфакторной
(мотивационно-гигиенической) теории удовлетворенности трудом, к мотивационным факторам относятся: содержание труда, достижения в работе, признание со стороны окружающих, возможность квалификационного роста. К гигиеническим факторам относятся условия труда, заработная плата, линия поведения администрации, взаимоотношения между работниками.
При наличии благоприятных гигиенических факторов возникает состояние, которое приводит к уменьшению чувства неудовлетворенности характером работы, но не к повышению удовлетворенности трудом. Исследование удовлетворенности трудом, его динамики является одной из значимых проблем социальной психологии коллективов и психологии труда, где удовлетворенность рассматривается в качестве важного показателя психологического климата и эффективности деятельности.
Профессиональное самоопределение означает осознание человеком уровня развития своих профессиональных способностей, структуры профессиональных мотивов, знаний и навыков; осознание соответствия их тем требованиям, которые деятельность предъявляет к человеку; переживание этого соответствия как чувства удовлетворенности выбранной профессией. В психологическом плане профессиональное самоопределение означает, что человек осознает, что он хочет (цели, жизненные планы, идеалы), что он есть (свои личностные и физические свойства), что он может (свои возможности, склонности, дарования), что от него хочет или ждет коллектив, общество, субъект, готовый функционировать в системе общественных отношений.
Профессиональное самоопределение начинается с момента зарождения у человека потребности в выборе профессиональной деятельности, реализуется через формирование у него отношения к себе как субъекту профессиональной деятельности на основе самооценки своего уровня профессионализации. Теоретически профессиональное самоопределение можно считать завершенным, когда человек начинает считать себя профессионалом. Однако реально процесс профессионального самоопределения не может иметь конечной завершенности, так как по мере роста объективного
уровня профессионализации растут и усложняются критерии оценки этого уровня [152].
Результатом профессионализации является формирование профессиональной пригодности. Она представляет совокупность индивидуальных данных человека, при наличии которых он соответствует требованиям, предъявляемым к нему профессией. Человек, обладающий такими данными, называется профессионально пригодным.
В психологии труда выделяют основные факторы профессиональной пригодности, т.е. особенности личности, необходимые для выполнения профессиональной деятельности.

1. Способности или предрасположения к той или иной работе. Эти способности могут быть чисто физическими (ловкость, сила, скорость и т.п.) или психическими (память, внимание, реакция, общая одаренность и др.). Качества, определяемые этими способностями, называют профессионально важными качествами.
2. Знания, умения и навыки, необходимые для выполнения данной работы, т.е. необходимая профессиональная подготовленность.
3. Склонность и желание работать, т.е. определенный волевой настрой на работу.

Наряду с рассмотренными факторами выделяют и признаки, по которым можно судить о степени профессиональной пригодности человека к конкретной деятельности: достаточная производительность труда, высокое качество работы (отсутствие брака, порчи материала или инструмента, соответствие продукции заданным требования), соблюдение безопасных условий труда, безвредность работы для организма человека. Включение в этот перечень двух последних признаков обусловлено тем, что человек, даже обладающий высокой производительностью и качеством труда, но достигающий этого чрезмерным напряжением и истощением организма или склонный к аварийности и несчастным случаям, не может считаться профессионально пригодным.
Рассмотренные признаки профессиональной пригодности носят объективный характер. Помимо них выделяют и субъективные признаки: самооценку работником себя как профессионала (профессиональное
самоопределение), а также экспертную оценку работника со стороны окружающих (руководителей, сослуживцев и др.).
Профессиональная пригодность не является врожденным качеством, она формируется в процессе обучения и последующей профессиональной деятельности и во многом зависит от стремления и желаний человека. Поэтому формирование ее носит строго индивидуальный характер. Однако возможности формирования профессиональной пригодности не всегда безграничны. Как показывает практика, не каждый человек может овладеть некоторыми профессиями, даже при наличии высокого уровня подготовки и мотивации.
Профессиональная пригодность к таким профессиям может сформироваться лишь при наличии определенных качеств, являющихся профессионально важными.
Поэтому выделяют два типа профессиональной пригодности - абсолютную (к профессиям такого типа, которые требуют наличия специальных черт) и относительную (к профессиям, овладение которыми доступно практически для любого здорового человека). Соответственно этому и все профессии делятся на два вида. Для овладения первыми из них нужна абсолютная профессиональная пригодность, поэтому для их успешного выполнения необходимо проводить профессиональный отбор.
Профессии второго вида требуют лишь относительной профессиональной пригодности [111].
Необходимо также отметить, что формируясь под влиянием обучения, деятельности и личностных качеств человека, приобретенная профессиональная пригодность оказывает и обратное влияние на человека: его облик, психомоторику, образование стереотипов речи и мышления, его установка и ценностные ориентации.
Одним из важнейших факторов профессиональной пригодности являются профессионально важные (значимые) качества (ПВК). Они включают в себя отдельные динамические черты личности, психические и психомоторные свойства, а также физические качества, соответствующие требованиям к человеку со стороны определенной профессии и способствующие ее успешному овладению. ПВК не только косвенно характеризуют
определенные способности, но и органически входят в их структуру, развиваясь в процессе обучения и деятельности.
Определение и оценка ПВК имеет большое психодиагностическое значение. Они оказывают существенное влияние на результаты деятельности, поэтому их обязательно следует учитывать при профессиональном отборе.
По изменению уровня ПВК можно судить о функциональном состоянии оператора, поэтому они являются одним из показателей этого состояния.
При изучении ПВК следует учитывать, что некоторые из них могут быть природными и относительно стабильными (например, типологические свойства нервной системы), другие, наоборот, подлежат развитию и тренировке (многие психологические качества). Поэтому специально направленное формирование и совершенствование таких ПВК и их корригирование (корригирующая тренировка) могут активно проводиться при подготовке к будущей деятельности.
Целесообразность проведения такой тренировки особенно возникает в тех случаях, когда достаточно высокая мотивация к овладению профессиональной деятельностью противостоит низкому развитию соответствующих ПВК.
В ряде других случаев низкий уровень некоторых ПВК может быть нейтрализован путем профессиональной компенсации. Под ней понимается возможность успешного выполнения деятельности при недостаточном развитии одних качеств за счет более высокого развития других качеств. Явление профессиональной компенсации следует обязательно учитывать в практической деятельности.
Человек может компенсировать отдельные качества личности, причем с тем большей вероятностью, чем более упорно и настойчиво он к этому стремится. Результатом этого является выработка человеком индивидуального стиля деятельности.
Возможности профессиональной компенсации реализуются по двум основным направлениям. Во-первых, это компенсация недостаточно развитых психических функций другими, более выраженными. Такая компенсация, имея важнейшее значение в клинической практике, может быть использована и практически
здоровыми людьми в их трудовой деятельности. Например, низкая подвижность нервных процессов, а следовательно и скорость реакции, в ряде случаев могут компенсироваться умением заранее планировать свою деятельность, больше внимания уделять прогнозированию нежелательных ситуаций, требующих экстренных действий. Это позволяет в ряде случаев предупредить возникновение таких ситуаций или заранее подготовиться к ним.
Во-вторых, наряду с компенсацией одних психических свойств другими возможна компенсация недостаточно выраженных функций с помощью умений и навыков. Они в некоторых случаях могут маскировать отсутствие того или иного психического качества в структуре способностей или заменять его.
Однако возможности профессиональной компенсации далеко не безграничны. Есть целый ряд профессий, где низкий уровень того или иного профессионального качества не может быть компенсирован ни другими качествами, ни упорной тренировкой.
В таких случаях, как уже отмечалось, необходим профессиональный отбор.
Другим важнейшим фактором профпригодности является профессиональная подготовленность оператора. Она представляет свойство человека, определяемое совокупностью специальных знаний, умений и навыков и обусловливающих его способность выполнять определенную деятельность с определенным качеством.
Профессиональная подготовленность достигается путем профессиональной подготовки и является составным элементом готовности к действию. Последняя определяется состоянием мобилизации всех психофизиологических систем организма, обеспечивающих эффективное выполнение определенных действий.
В инженерной психологии понятие готовности к действию имеет несколько оттенков:

• 1) вооруженность человека необходимыми знаниями, умениями и навыками, т.е. его профессиональная подготовленность;
• 2) готовность к экстренной реализации имеющейся программы действий;
• 3) решимость совершить действие;

• 4) нахождение оператора на рабочем месте в необходимый момент времени, т.е. возможность получения сигнала о необходимости осуществления действий.

Конкретное состояние готовности к действию определяется сочетанием факторов, характеризующих разные уровни, аспекты готовности: физическая подготовленность, необходимая нейродинамическая обеспеченность действия, психологические уровни готовности. В зависимости от условий выполнения действия ведущим может становиться один из этих аспектов.
Для большинства видов операторской деятельности на первый план выходит психологическая готовность, т.е. тот аспект общей готовности, который определяется психологическими факторами. В проблеме психологической готовности выделяют общую (заблаговременную, длительную) и ситуационную (временную) готовности. Первая представляет собой ранее приобретенные установки, знания, навыки, умения, мотивы деятельности. На основе ее возникает состояние психологической готовности к выполнению тех или иных текущих задач действительности - ситуационная готовность.
Она представляет собой актуализацию, приспособление всех сил, создание психологических возможностей для успешных действий в данный момент. Ситуационная готовность - это динамическое целостное состояние личности, внутренняя настроенность на определенное поведение, мобилизированность всех сил на активные и целесообразные действия.
Будучи целостными образованиями, общая и ситуационная готовности включают следующие компоненты:

• а) мотивационные (потребность успешно выполнить поставленную задачу, интерес к деятельности, стремление добиться успеха и т.п.);
• б) познавательные (понимание обязанностей, задачи, оценку ее значимости, знание средств достижения цели);
• в) эмоциональные (чувство ответственности, уверенность в успехе, воодушевление);
• г) волевые (управление собой и мобилизация сил, сосредоточение на задаче, отвлечение от мешающих воздействий, преодоление сомнений, боязни).

Психологическая готовность человека (особенно к успешным действия в аварийной ситуации складывается из его личностных особенностей, уровня подготовленности,
полноты информации о случившемся, наличия времени и средств для ликвидации аварийной ситуации, наличия информации об эффективности принимаемых мер. Анализ поведения человека в аварийной ситуации показывает, что наиболее сильным раздражителем, приводящим к ошибочным действиям, является именно неполнота информации. Весьма важным средством для устранения этого явления может быть организация специальных подсказок оператору.
Общим средством повышения психологической готовности является психологическая подготовка, предвидение хода протекания управляемого процесса [40].
Третьим фактором профессиональной пригодности является склонность и желание работать. Важное значение при этом имеет волевой настрой на работу, способность человека совершить волевое усилие.
Под ним понимается сознательно совершаемое усилие, являющееся толчком (импульсом) к выбору цели, концентрации внимания на объекте, к исполнению принятого решения, к началу или остановке движения и т.п. Таким образом, волевое усилие проявляется на любом этапе волевого действия, связанного с его запуском или остановкой, с преодолением трудностей объективного или субъективного характера, возникающих в процессе профессиональной деятельности, с подавлением конкурирующих доминант, вызванных посторонними эмоциональными факторами, и т.д.
Применение волевого усилия особенно важно в том случае, когда возникают препятствия на пути к поставленной цели.
Склонность и желание работать во многом определяются также интенциями человека. Важнейшее значение имеет здесь мотивация, предопределяющая желание работать.
При этом мотивы могут быть как внутреннего (интерес, чувство ответственности, стремление к мастерству), так и внешнего характера (заработная плата, конкуренция и т.п.).
Основным приемом, используемом при анализе профессий является профессиография - изучение и описание социально-экономических, производственно-технических, санитарно-гигиенических, психологических и других особенностей профессии. Профессиография
изучает цель и задачи конкретного вида профессиональной деятельности, условия и организацию выполнения отдельных этапов трудового процесса и всей работы в целом, а также психофизиологическую структуру профессии. Трудовая деятельность в профессиограмме выступает не только в качестве предмета объективного научного изучения, но и как предмет многоплановой оценки, которая осуществляется в соответствии с различными критериями: тяжесть, напряженность, эффективность и др.
С помощью профессиографии составляется профессиограмма - сводка знаний о профессии и о системе требований, предъявляемых ею к человеку. Важной частью профессиограммы является психограмма, представляющая собой психологический анализ деятельности с целью определения требований, предъявляемых профессией к психике человека.
Объем и содержание профессиограммы зависит от цели, с которой проводится изучение профессии. Такими целями могут являться профотбор, производственное обучение, рационализация режимов труда и отдыха и др.
При проведении профессиографии следует руководствоваться рядом принципов: компетентности, целенаправленности, активности (включение в профессиограмму элементов профпропаганды), личностного подхода, надежности (требования к помехоустойчивости личности), дифференциации (различение специальностей, входящих в данную профессию), типизации (объединение профессий в определенные группы), перспективности, реальности [132].
Учет этих принципов при проведении профессиографии предполагает: производственную характеристику профессии и указание на ее экономическую значимость; социально-психологическую характеристику (особенности межличностных отношений, особенности коллектива, престиж профессии); перечень объема знаний и умений, необходимых для успешного профессионального труда; гигиеническую характеристику условий труда с особым выделением профессиональных вредностей; перечень физиологических требований к человеку и медицинских противопоказаний к работе по данной специальности; составление психограммы [40].

Оператор в системе человек-машина

Независимо от степени автоматизации СЧМ, человек остается главным звеном системы человек - машина. Именно он ставит цели перед системой, планирует, направляет и контролирует весь процесс ее функционирования. Поэтому деятельность оператора является исходным пунктом инженерно-психологического анализа и изучения СЧМ.
Деятельность оператора имеет ряд особенностей, определяемых следующими тенденциями развития современного производства.

1. С развитием техники увеличивается число объектов (и их параметров), которыми необходимо управлять. Это усложняет и повышает роль операций по планированию и организации труда, по контролю и управлению производственными процессами.
2. Развиваются системы дистанционного управления. Человек все более удаляется от управляемых объектов, о динамике их состояния он судит не по данным непосредственного наблюдения, а на основании восприятия сигналов от устройств отображения информации, имитирующих реальные производственные объекты. Осуществляя дистанционное управление, человек получает необходимую информацию в закодированном виде (т.е. в виде показаний счетчиков, индикаторов, измерительных приборов и т.д.), что обусловливает необходимость декодирования и мысленного сопоставления полученной информации с состоянием реального управляемого объекта.
3. Увеличение сложности и скорости течения производственных процессов выдвигает повышенные требования к точности действий операторов, быстроте принятия решений в осуществлении управленческих функций. В значительной мере возрастает степень ответственности за совершаемые действия, поскольку ошибка оператора при выполнении даже самого простого акта может привести к нарушению работы всей системы человек - машина, создать аварийную ситуацию с угрозой для жизни работающих людей. Поэтому работа оператора в современных человеко-машинных комплексах характеризуется значительными увеличениями нагрузки на нервно-психическую деятельность человека, в связи с чем по-иному ставится проблема критериев тяжести операторского труда. Основным критерием становится не физическая тяжесть труда, а его нервно-психическая напряженность.

1. В условиях современного производства изменяются условия работы человека. Для некоторых видов деятельности оператора характерно ограничение двигательной активности, которое не только проявляется в общем уменьшении количества мышечной работы, но и связано с преимущественным использованием малых групп мышц. Иногда оператор должен выполнять работу в условиях изоляции от привычной социальной среды, в окружении приборов и индикаторов. И если эти устройства спроектированы без учета психофизиологических особенностей оператора либо выдают ему ложную и искаженную информацию, возникает ситуация, которую образно называют конфликтом человека с приборами [32].
2. Повышение степени автоматизации производственных процессов требует от оператора высокой готовности к экстренным действиям. При нормальном протекании процесса основной функцией оператора является контроль и наблюдение за его ходом. При возникновении нарушений оператор должен осуществить резкий переход от монотонной работы в условиях оперативного покоя к активным, энергичным действиям по ликвидации возникших отклонений.

ПРЕДМЕТ И ЗАДАЧИ ИНЖЕНЕРНОЙ ПСИХОЛОГИИ

Предмет инженерной психологии

Известно, что главной производительной силой общества является человек. Используя средства труда, он преобразует природу соответственно заранее поставленной цели.
С развитием средств труда меняется и трудовая деятельность человека.
С давних пор при создании орудий и средств труда учитывались те или иные свойства и возможности человека. В начале интуитивно, а позже с привлечением научных данных решалась задача приспособления техники к человеку.
Однако предметом анализа последовательно становились различные свойства человека.
На первых порах основное внимание уделялось вопросам строения человеческого тела и динамики рабочих движений. На основе данных биомеханики и антропометрии разрабатывались рекомендации, относящиеся лишь к форме и размерам рабочего места человека и используемого им инструмента. Затем объектом исследования становятся физиологические свойства работающего человека.
Рекомендации, вытекающие из данных физиологии труда, относятся уже не только к оформлению рабочего места, но и к режиму рабочего дня, организации рабочих движений, к борьбе с утомлением. Предпринимались попытки оценить различные виды труда с точки зрения тех требований,
которые они предъявляют человеческому организму.
Научно-техническая революция привела к существенному изменению условий, средств и характера трудовой деятельности. В современном производстве, на транспорте, в системах связи, в строительстве и сельском хозяйстве все шире применяются автоматы и вычислительная техника; происходит автоматизация многих производственных процессов.
Благодаря техническому перевооружению производства существенно изменяются функции и роль человека. Многие операции, которые раньше были его прерогативой, сейчас начинают выполнять машины.
Однако, каких бы успехов ни достигала техника, труд был и остается достоянием человека, а машины, как бы сложны они ни были, являются лишь орудиями его труда. В процессе труда человек, используя машины как орудия труда, осуществляет сознательно поставленные им цели.
Вместе с тем автоматизация производства ведет к перестройке трудовой деятельности человека. Освобождаясь от ряда функций, переданных машинам, человек получает новые возможности для реализации своих целей.
С развитием техники роль человека в процессе производства неуклонно возрастает. Освобождаясь от необходимости выполнять частные операции, он начинает регулировать и контролировать огромные потоки энергии и информации, сложные системы технологических процессов.
При этом возрастает уровень его ответственности и цена допускаемых ошибок. Например, если ошибается рабочий-станочник, то в результате - одна испорченная деталь; ошибка же оператора автоматической линии приводит к браку сотен и тысяч деталей.
Следовательно, с развитием и усложнением техники возрастает значение человеческого фактора на производстве. Необходимость изучения этого фактора и учета его при разработке новой техники и технологических процессов, при организации производства и эксплуатации оборудования становится все более очевидной.
От успешности решения этой задачи зависит эффективность и надежность эксплуатации создаваемой техники.
Функционирование технических устройств и деятельность человека, который пользуется этими устройствами в процессе труда, должны рассматриваться во взаимосвязи. Эта точка зрения привела к формированию понятия системы человек-машина (СЧМ). Под СЧМ понимается система, включающая человека-оператора (группу операторов) и машину, посредством которой осуществляется трудовая деятельность. Машиной в СЧМ называется совокупность технических средств, используемых человеком-оператором в процессе деятельности.
СЧМ и является объектом инженерной психологии.
Обобщенная структурная схема СЧМ показана на рис. 1.1.
Любые изменения в состоянии управляемого объекта (УО) поступают в технические устройства системы и после соответствующей обработки в них отображаются на средствах отображения информации (приборах и индикаторах). Следовательно, оператор воспринимает не непосредственно состояние УО, а некоторый имитирующий его образ, называемый информационной моделью и формируемый с помощью средств отображения информации.
Информационная модель должна, с одной стороны, с необходимой полнотой и точностью отображать
состояние УО, с другой - соответствовать возможностям оператора по приему и переработке информации. На основании воспринятого с помощью органов чувств состояния информационной модели в сознании оператора (его центральной нервной системы) формируется оперативный образ, или концептуальная модель УО.
В ее содержание входит полученное оператором представление о текущем состоянии УО. Оно сравнивается с некоторым эталоном, хранящимся в памяти оператора и отражающим требуемое состояние УО.
В результате такого сравнения оператор принимает решение по приведению текущего состояния УО в заданное (требуемое). Это решение передается эффекторам (органы движения), с помощью которых командная информация вводится в машину, в результате чего осуществляется перевод УО в нужное состояние.
На этом заканчивается цикл регулирования в системе человек-машина.
Вводя понятие системы человек - машина, следует отметить два важных обстоятельства. Во-первых, помимо этого термина употребляются и другие: антропотехническая система, эргатическая система, эрготехническая система, система человек - техника, система оператор - машина и др. Детальный анализ и особенности применения этих терминов рассмотрены Ю.Г. Фокиным [184].
Однако не вдаваясь в частные детали, следует отметить, что во многих случаях эти термины фактически означают одно и то же. Поэтому мы будем использовать термин СЧМ как наиболее употребительный.
Во-вторых, чтобы подчеркнуть роль внешней среды (а более широко - условий труда) вводят такое понятие, как система человек - машина - среда. Однако в этом нет особой необходимости, так как любая СЧМ всегда работает в условиях определенной среды. Об этом свидетельствуют и первые серьезные публикации по инженерной психологии, в которых деятельность оператора рассматривается с учетом тех внешних условий, в которых она протекает [59, 62, 76, 93].
Несмотря на это в этих публикациях речь идет только о системе человек-машина. Поэтому усложнять название термина введением
третьей составляющей среда представляется нецелесообразным.
Система человек - машина представляет собой частный случай управляющих систем, в которых функционирование машины и деятельность человека связаны единым контуром регулирования. При организации взаимосвязи человека и машины в СЧМ основная роль принадлежит уже не столько анатомическим и физиологическим, сколько психологическим свойствам человека: восприятию, памяти, мышлению, вниманию и т.п. От психологических свойств человека во многом зависит его информационное взаимодействие с машиной.
Необходимость изучения этих свойств человека в СЧМ привела к появлению инженерной психологии (рис. 1.2).
Инженерная психология есть научная дисциплина, изучающая объективные 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. Значение инженерной психологии при изучения деятельности
человека в СЧМ определяется тем, что она исследует процессы приема, хранения, переработки и реализации информации человеком. В системах управления циркуляция и переработка информации имеют фундаментальное значение.
С одной стороны, от точности и своевременности приема информации человеком, надежности ее хранения и воспроизведения, эффективности переработки в конечном итоге зависят надежность, точность и быстродействие всей СЧМ. С другой стороны, с теми или иными нарушениями информационного взаимодействия человека и машины связана основная масса ошибок, допускаемых человеком.
Чтобы система человек - машина функционировала надежно и эффективно, необходимо, чтобы информация, адресуемая человеку, передавалась ему в форме, наиболее удобной для ее восприятия, запоминания и осмысливания, а органы управления были бы удобными для организации соответствующих движений.
Часто человек допускает ошибки не потому, что он не овладел своей профессией, а потому, что его психофизиологические возможности ограничены: скорость передаваемой ему информации превышает возможности органов чувств, форма сигналов оказывается трудной для осмысливания их человеком и т.п. Если при создании новой техники не будут учтены закономерности восприятия, внимания, памяти и мышления, психические свойства человека и динамика его психических состояний, то это означает, что уже в самой создаваемой технике закладывается человеческая ошибка.
В настоящее время инженерная психология развивается интенсивно как в нашей стране, так и за рубежом. Ее развитие направлено на комплексное решение задачи повышения производительности труда, всестороннего и гармоничного развития личности, улучшения условий и гуманизации труда человека, управляющего современной сложной техникой.
Любая, даже самая совершенная техника создается для использования ее человеком. Создание наиболее благоприятных условий для трудовой деятельности человека является важнейшей задачей. Решить эту задачу помогает, наряду с другими науками, и инженерная психология, изучение которой необходимо современному
инженеру и организатору производства любого ранга.

История развития инженерной психологии

Как самостоятельная научная дисциплина инженерная психология начала формироваться в 40-х годах прошлого века. Однако идеи о необходимости комплексного изучения человека и технических устройств высказывались русскими учеными еще в девятнадцатом столетии. Так, великий русский ученый Д.И.
Менделеев уже в 1880 г. говорил о необходимости при конструировании воздухоплавательных аппаратов думать не только о двигателях, но и о человеке и пользоваться данными различных наук. Только тогда будет создан аппарат, доступный для всех и уютный, - подчеркивал ученый [цит. по 132].
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 [132].
Эти положения впоследствии частично использовались при отборе пилотов русской авиации, причем гораздо раньше, чем в других странах. Особенно большое значение профотбор имел для пилотов тяжелых многомоторных самолетов, которые впервые в мире появились в России.
Русские авиаторы поставили вопрос о природе летных способностей и наметили возможные пути их определения и использования в летной практике.
Русские ученые еще в конце позапрошлого века предприняли попытки разработать научные и теоретические основы учения о труде. Пионером в этой области явился великий русский ученый И.М.
Сеченов, который первым поставил вопрос об использовании научных данных о человеке для рационализации трудовой деятельности. И.М. Сеченов занялся изучением роли психических процессов при выполнении трудовых актов, поставил вопрос о формировании трудовых навыков и впервые показал, что в процессе трудового
обучения изменяется характер регуляции: функции регулятора переходят от зрения к осязанию. Он ввел понятие активного отдыха как лучшего средства повышения и сохранения работоспособности.
Работы ученого Физиологические критерии для установки длины рабочего дня (1897), Участие нервной системы в рабочих движениях человека (1900), Очерк рабочих движений человека (1901) и другие не потеряли актуальности и в наше время [40].
Однако в силу целого ряда причин многим идеям прогрессивных русских ученых не суждено было сбыться. Применение их на практике было скорее исключением, чем правилом.
Примерно в то же самое время на Западе (и прежде всего в США) проявляется большой интерес к изучению трудовых актов. В связи с переходом капитализма в его высшую стадию резко усилилась конкурентная борьба, усилилась погоня предпринимателей за получением сверхприбылей.
Это заставило их обратить самое серьезное внимание на повышение производительности труда рабочих за счет его дальнейшей интенсификации.
Одна из наиболее крупных попыток решения этой проблемы связана с появлением системы Ф. Тейлора. Она была направлена прежде всего на рационализацию движений рабочего, изгнание из трудового процесса лишних и ненужных движений, осуществление такого темпа работы, при котором производительность труда рабочего достигала максимальных показателей, обеспечивая получение предпринимателем наибольших прибылей.
В работах Ф. Тейлора определенное внимание уделялось также психологическим вопросам - профотбору, нормированию труда, приспособлению инструмента к рабочему.
Эти работы являлись типичным примером капиталистической рационализации труда и полностью отвечали интересам предпринимателей. Поэтому в них совершенно не разрабатывались мероприятия по сохранению внутренних ресурсов человека.
Противоречивый характер системы Ф. Тейлора отметил В.И. Ленин [88, т. 36, с. 189-190]. Он писал, что, несмотря на ярко выраженный эксплуататорский подход к рабочему, она содержала ряд богатейших научных завоеваний
в деле анализа механических движений при труде и выработки правильных приемов работы. Поэтому он призывал советских специалистов использовать все то ценное, что имеется в системе Ф. Тейлора.
Его работы были плодотворно продолжены Ф. Гилбертом. Он выдвинул идею универсальных микродвижений (терблигов), из комбинации которых может быть представлена любая производственная операция. Кроме этого Ф. Гилберт обосновал необходимость изучения трудового процесса до его начала; т.е. его проектирования.
Эти идеи были внедрены на заводах Г. Форда, что позволило резко повысить производительность труда.
Изучение трудовых процессов проводилось в западных странах также в рамках психотехники, которая зародилась в начале века. Ее задача заключалась в осуществлении рационализации труда психологическими средствами, в использовании законов человеческого поведения для целесообразного воздействия на человека и регулирования его поведения. Предпосылкой развития психотехники явилось изучение индивидуальных различий людей в дифференциальной психологии. Изучение этих различий и использование их для профессионального отбора в промышленности и армии стало одной из важнейших задач психотехники.
Основным методом профотбора были тесты. Их применение было основано на идее врожденных способностей и на принципе однозначного, фатального предназначения человека для какой-либо одной профессии.
Главным недостатком психотехники было механистическое понимание способности к деятельности как набора свойств, не связанных между собой и неизменных.
На рубеже 20-х годов в нашей стране вопросам оптимизации производственных условий и конструкции средств труда стало уделяться большое внимание. В 1918 г. под руководством В.М.
Бехтерева в Петрограде организуется Институт по изучению мозга и психической деятельности, в программе которого одной из центральных становится проблема труда. Бехтерев организует в институте лабораторию труда, в которой сам ведет экспериментальное изучение влияния труда на личность, на ее нервно-психическое состояние. В своих работах он неоднократно выступал с идеей о
комплексном изучении трудовой деятельности человека.
В 1920 г. был организован Центральный институт труда (ЦИТ). Под руководством А.К. Гастева в институте был решен ряд вопросов по стандартизации рациональных приемов обучения и трудовой деятельности человека с учетом его биологических и психологических особенностей. Гастев выдвинул новаторскую концепцию трудовой установки.
Используя идеи И.М. Сеченова и И.П.
Павлова, он разработал систему представлений об организации двигательной активности человека в процессе труда, о построении его движений.
Большой интерес представляла идея Гастева о создании социально-инженерной машины, т.е. такой техники, которая в полной мере соответствует возможностям человека и в которой проблема повышения производительности труда решается одновременно с созданием гуманизированных условий на производстве и обеспечением нормального комфорта в окружающей человека среде. Эта идея Гастева реализуется в современной инженерной психологии при проведении инженерно-психологического проектирования.
В 20-х годах на многих крупных предприятиях промышленности и транспорта создаются лаборатории психотехники. Основное внимание в них уделялось работам по профессиональному отбору. Был проведен также ряд работ, явившихся прообразом современных инженерно-психологических разработок.
К их числу можно отнести работу по выбору наиболее рационального расположения букв на клавиатуре пишущей машинки с учетом времени двигательной реакции, работы по рационализации шкал авиационных приборов и кабины самолета, работы по организации рабочего места вагоновожатого и т.п. Эти работы проводились под руководством С.Г.
Геллерштейна, И.Н. Шпильрейна, Н.В.
Зимкина и многих других ученых.
Передовые советские ученые-психотехники стремились преодолеть основные недостатки западной психотехники. Ими высказывались идеи о комплексном подходе к изучению трудовой деятельности, об изменчивости способностей, о возможности компенсации одних психических свойств другими, о необходимости
учета этих явлений при применении тестов. Однако для многих работ характерным оставалось некритическое применение методов западной психотехники, увлечение тестированием, механическое применение тестов без раскрытия и анализа содержательной стороны вопроса, пренебрежение к теории и голый эмпиризм.
В силу этих причин психотехника ни у нас в стране, ни за рубежом не оформилась как самостоятельное научное направление. Несмотря на это, в работах психотехников содержалось много фактического материала, представляющего интерес и для современной инженерной психологии.
Реальные социально-экономические условия для развития инженерной психологии в нашей стране сложились только в конце 50-х годов. Ее интенсивное развитие началось с 1959 г., когда при Ленинградском государственном университете под руководством Б.Ф.
Ломова, а несколько позже и в Москве при НИИ автоматической аппаратуры под руководством В.П. Зинченко были созданы первые в стране научно-исследовательские лаборатории по инженерной психологии. Их создание дало большой толчок к интенсивному развитию отечественной инженерной психологии.
Затем лаборатории и группы инженерной психологии создаются и в других организациях.
В своем развитии инженерная психология прошла два основных этапа. Первоначально в ней преобладали исследования аналитического типа, связанные с оценками тех или иных отдельно взятых технических устройств и элементов с точки зрения их соответствия также отдельно взятым психологическим характеристикам человека.
Так были выполнены многочисленные исследования восприятия показаний различных приборов и индикаторов, различения и опознания цифр, букв, условных знаков и т.д., т.е. отдельно взятых сигналов, при помощи которых информация передается человеку. То же самое можно сказать и относительно исследования управляющих движений.
Эти исследования дали полезные результаты. Они позволили разработать инженерно-психологические требования к различным типам средств отображения информации и органам управления, к их взаимному расположению, последовательности использования и
т.п. Однако реальная деятельность человека-оператора сводится в них к элементарным реакциям, поэтому накопленные в этих исследованиях данные имеют ограниченное значение. Этот этап развития инженерной психологии иногда называют коррективным.
Характерным для него является машиноцентрический подход к анализу систем человек - машина, т.е. подход от машины к человеку, при этом человек рассматривается как простое звено СЧМ.
В процессе дальнейшего развития инженерной психологии стала очевидной ограниченность такого подхода. Возникла необходимость психологического изучения деятельности человека-оператора в целом и рассмотрения всей системы психических и других функций, процессов и состояний в контексте этой деятельности. Главный упор в этом случае делается на проектирование деятельности оператора.
Проект деятельности выступает как основа решения всех других задач, связанных с разработкой и построением СЧМ: от общей задачи определения ее принципиальной схемы и до конкретных частных задач, например оформления шкал приборов и индикаторных панелей, выбора типов органов управления и т.п. Этот этап развития инженерной психологии носит название проективного.
Характерным для него является антропоцентрический подход к анализу СЧМ, т.е. подход от человека к машине. Необходимо отметить, что такой подход находится пока в стадии становления.
Методы его реализации разработаны еще не в полной мере. Однако от разработки методов проектирования деятельности во многом зависит эффективность инженерно-психологических исследований и разработок.
Решению этой задачи должно уделяться первостепенное значение.
Таким образом, в процессе развития инженерной психологии осуществляется переход от относительно простых и частных вопросов к более сложным и общим, от изучения отдельных элементов деятельности к деятельности в целом с учетом влияния ее результатов на показатели функционирования всей системы человек - машина, от рассмотрения человека-оператора как простого звена СЧМ к рассмотрению его как сложной высокоорганизованной системы. Первостепенное значение при этом имеет реализация
системного подхода к анализу СЧМ. Все это вытекает как из логики развития инженерной психологии в качестве науки, так и из возрастающих требований практики.

Задачи инженерной психологии

Как следует из рассмотренного в предыдущих разделах материала, инженерная психология возникла на стыке технических и психологических наук. Поэтому характерными для нее являются черты обеих наук.
Как психологическая наука инженерная психология изучает психические и психофизиологические процессы и свойства человека, выясняя, какие требования к отдельным техническим устройствам и построению СЧМ в целом вытекают из особенностей человеческой деятельности, т.е. решает задачу приспособления техники и условий труда к человеку.
Как техническая наука инженерная психология изучает принципы построения сложных систем, посты и пульты управления, кабины машин, технологические процессы для выяснения требований, предъявляемых к психологическим, психофизиологическим и другим свойствам человека-оператора.
В более конкретном плане проблематика инженерной психологии может быть разделена на ряд направлений, основными из которых являются: методологическое, психофизиологическое, системотехническое, эксплуатационное (рис. 1.3).
Такое разделение проблематики инженерной психологии определяет и структуру данного учебного пособия.

Методологические

проблемы в период активного развертывания инженерно-психологических исследований, характеризующихся переходом от собирания отдельных эмпирических фактов к их упорядочению и систематизации, помогают выделить предмет и объект исследований, определить методы их изучения, определить принципы раскрытия закономерностей в исследуемой области явлений, установить место инженерной психологии в системе наук, ее значение для общественной практики. В конечном итоге методология инженерной психологии - это ее идейные позиции,
. определяющие назначение, направление и содержание всех ее исследований.

Психофизиологическое

направление связано с изучением тех свойств человека, которые имеют наибольшее значение в процессах управления и обслуживания техники. Частными задачами здесь являются следующие.

1. Изучение психологических и психофизиологических характеристик человека-оператора. При этом изучаются закономерности приема и переработки информации человеком, характеристики процессов памяти и мышления при управлении и обслуживании техники, особенности принятия решения человеком и осуществления им управляющих воздействий.
2. Психологический анализ деятельности оператора в СЧМ.

Психологическая характеристика деятельности

В своей деятельности оператор осознает цель своих действий, представляет их ожидаемый результат, воспринимает и оценивает условия, в которых он действует, обдумывает последовательность отдельных действий, устанавливает и поддерживает свое внимание, применяет волевое усилие, извлекает из памяти необходимую информацию, наблюдает за ходом деятельности и контролирует ее, переживает успехи и неудачи и т.п.
Таким образом, психика выступает в качестве регулятора деятельности; посредством ее оператор направляет, контролирует и корректирует свою деятельность в соответствии с поставленной целью, предъявляемыми требованиями и условиями. Психика реализуется в психических процессах, свойствах и состояниях человека и проявляется в различных формах психического отражения (рис.
4.4).
Психические процессы являются важнейшей формой отражательной деятельности мозга. Различают три вида таких процессов: познавательные, эмоциональные и волевые. Познавательные процессы дают нам возможность познавать мир и самих себя.
К ним относятся: ощущение, восприятие, представление, мышление и др. Эти процессы отличаются друг от друга различной степенью полноты и глубины отражения действительности.
В деятельности оператора они выполняют функции приема, хранения и переработки информации.
Традиционно в психологии отдельные познавательные процессы рассматриваются и изучаются сравнительно независимо друг от друга. Это удобно с чисто методической точки зрения (что будем делать и мы при изложении материала третьего раздела).
Однако в реальной человеческой деятельности эти процессы взаимодействуют по разнообразным и сложным схемам, что делает такое расчленение в значительной мере искусственным [128]. Попытки устранения такого несоответствия привели к появлению понятия когнитивного стиля деятельности.
Под когнитивным стилем (от лат. cognitio - познание и греч. stylos - стержень) понимаются устойчивые структурно-динамические особенности познавательной деятельности, отражающие индивидуальные различия во внутренней организации процессов переработки информации человеком. В выделении когнитивных стилей как специфических параметров индивидуальности проявилась характерная для современной психологии тенденция рассматривать переработку информации человеком как системный феномен.
Это означает, что в реальной познавательной деятельности участвуют, как правило, не отдельные изолированные процессы, а их совокупность. Их организация в составе единой системы порождает новое качество, которое не может быть охарактеризовано на основе изолированных оценок, например, свойств внимания или особенностей памяти [128].
К настоящему времени выявлено несколько десятков когнитивных стилей. Среди них полезависимость - поленезависимость, ригидность - гибкость, рефлексивность - импульсивность, сложность познавательных структур и др.
Одним из важнейших из них является полезависимость - поленезависимость. Зависимым от поля является такой стиль поведения, при котором субъект импульсивно откликается на стимулы, обладающие для него побудительной силой.
Независимое от поля поведение проявляется в преимущественной ориентации человека на собственную цель и в игнорировании давления наличной ситуации. В сфере восприятия поленезависимость проявляется в эффективности выделения полезного сигнала из перцептивного фона (восприятие на фоне помех). Она выше у независимых от поля людей.
В то же время, уступая поленезависимым субъектам в решении познавательных задач, полезависимые оказываются более эффективными в межличностном общении.
Другая группа познавательных процессов - эмоциональные. Эмоциями называются процессы, отражающие в форме переживаний личную значимость и оценку внешних и внутренних ситуаций для жизнедеятельности человека. Если познавательные процессы позволяют человеку более или менее объективно отражать окружающий и не зависящий от него мир, то
эмоции служат для отражения субъективного отношения человека к самому себе и окружающему миру [34].
В соответствии с информационной теорией эмоций их качество, степень и знак определяются потребностью и прогнозированием вероятности ее удовлетворения на основе врожденного и ранее приобретенного опыта в соответствии с выражением (2.1). Низкая вероятность удовлетворения потребности делает эмоции отрицательными (страх, горе, гнев и др.), возрастание вероятности удовлетворения потребности по сравнению с ранее имеющимся прогнозом придает эмоциям положительную окраску, например, радость, воодушевление, удовольствие и т.п. [165].
Общепсихологическая характеристика эмоций подробно приводится в специальной литературе [34, 175]. С позиций инженерной психологии эмоции можно рассматривать как реакции формирования деятельности, адекватной концептуальной модели, сформировавшейся в сознании человека. Они обусловлены выбором качественных и количественных параметров деятельности на основе оценки собственных и внешних возможностей достижения трудовой цели.
Благодаря эмоциям происходит преобразование структуры деятельности: одни ее элементы усиливаются, другие ослабляются. Одним из условий формирования эмоций является оценка оператором своих возможностей и соотнесения их с целями деятельности.
Исходя из сказанного можно сделать два вывода. Во-первых, в любой деятельности человека всегда присутствуют эмоциональные процессы. Во-вторых, в зависимости от адекватности субъективной концептуальной модели реальной ситуации эмоции могут способствовать трудовой деятельности человека или ухудшать ее.
Вследствие этого возникает два основных аспекта анализа и изучения эмоций. Один из них связан с задачей использования положительных сторон влияния эмоций, другой - предотвращения или нивелирования нежелательных проявлений эмоций в трудовой деятельности [58].
И, наконец, третьим видом психических процессов являются волевые процессы. Воля понимается как механизм, поддерживающий активность человека, направленную на достижение определенной цели при
наличии препятствий. В деятельности оператора воля нужна при выборе цели, принятии решения, при осуществлении ответственного действия, при разрешении конфликтной ситуации.
Все эти ситуации требуют волевого усилия - особого состояния нервно-психического напряжения, мобилизирующего физические, интеллектуальные и моральные силы человека. Воля проявляется как уверенность человека в своих силах, как решимость совершить тот поступок, который сам человек считает целесообразным и необходимым в конкретной ситуации [175].
Психические свойства личности включают потребности, интерес, склонности и убеждения, способности, темперамент и характер. Эти свойства - наиболее устойчивые черты личности, характеризующие каждого отдельного человека. В совокупности с рассмотренными психическими процессами они формируют профессионально важные качества (ПВК) человека.
Многие из этих свойств личности в той или иной мере были рассмотрены при изложении предшествующего материала. Здесь же мы остановимся преимущественно на таких свойствах как темперамент и характер.
Темперамент (от лат. temperamentum - смесь, соразмерность) - это те врожденные особенности человека, которые обусловливают динамические характеристики интенсивности и скорости реагирования, степени эмоциональной возбудимости и уравновешенности, особенности приспособления к окружающей среде. Темперамент представляет тот биологический фундамент, на котором формируется личность как социальное существо.
Он отражает в основном динамические аспекты поведения, преимущественно врожденного характера. Особенности темперамента человека - важное условие, с которым следует считаться при индивидуальном подходе к воспитанию, обучению, развитию его способностей [34].
В инженерной психологии особенности темперамента следует учитывать при профессиональном отборе, организации групповой деятельности, раскрытии механизмов надежности человека, организации обучения и тренировок и других случаях.
Физиологической основой темперамента являются свойства нервной системы человека (сила - слабость,
уравновешенность - неуравновешенность, подвижность - инертность). В соответствии с учением И.П. Павлова выделяют четыре основных типа темперамента: сангвиник, холерик, флегматик, меланхолик. Сангвиник - человек с сильным, уравновешенным, подвижным типом нервной системы.
В поведенческом плане - это быстрый, подвижный человек, стремящийся к частой смене впечатлений, быстро реагирующий на события, легко переживающий неудачи и неприятности. Холерик характеризуется сильным, подвижным, неуравновешенным типом нервной системы.
В поведении - это быстрый, порывистый человек, способный страстно отдаваться делу, неуравновешенный, склонный к бурным эмоциональным вспышкам, резким сменам настроений, с быстрой истощаемостью реакций. Флегматик - человек с сильным, уравновешенным, инертным типом нервной системы.
Это человек медлительный, невозмутимый с устойчивыми стремлениями и настроениями, слабым внешним выражением психических состояний. Меланхолик обладает слабым, инертным типом нервной системы.
Он является легко ранимым, склонным глубоко переживать даже незначительные события, но вяло реагирующим на окружающее человека.
Для анализа и характеристики свойств личности часто используются также понятия экстраверсии и интроверсии (от лат. exstro - вне, intro - внутрь, versio - поворачивать, обращать). Эти понятия введены для обозначения двух противоположных типов личности.
Экстраверты характеризуются обращенностью личности на окружающий мир, объекты которого притягивают к себе интересы, жизненную энергию субъекта, что в известном смысле ведет к отчуждению субъекта от самого себя. Экстравертам свойственна импульсивность, инициативность, гибкость поведения, общительность, социальная адаптированность. По типу темперамента их можно отнести к сангвиникам или холерикам. Для интровертов, напротив, характерна фиксация интересов личности на явления собственного внутреннего мира; необщительность, замкнутость, социальная пассивность, склонность к самоанализу, затруднение социальной адаптации.
По типу темперамента интроверты являются флегматиками или меланхоликами.
Для более тонкой дифференциации свойств личности американским психологом X. Айзенком введено понятие эмоциональной устойчивости - эмоциональной неустойчивости (нейротизма). Эмоциональная устойчивость характеризует способность человека к сохранению психических и психомоторных процессов, к поддержанию профессиональной результативности в условиях воздействия эмоциогенных факторов. Чем меньше эмоциональная устойчивость, тем скорее при прочих равных условиях развивается эмоциональная напряженность. Эмоциональная устойчивость во многом зависит от силы нервных процессов.
Слабость и неуравновешенность нервных процессов обычно совпадает с низкими показателями эмоциональной устойчивости. Поэтому считается, что эмоционально устойчивыми обычно являются сангвиники и флегматики, эмоционально неустойчивыми - холерики и меланхолики.
Связь рассмотренных свойств личности с классическими типами темперамента показана на рис. 4.5 [175].
Заканчивая рассмотрение вопроса о темпераменте, следует отметить, что нет плохих или хороших темпераментов. Каждый из них наиболее хорошо приспособлен
к выполнению той или иной деятельности. Так, экстраверты (сангвиники и холерики) подвижны и импульсивны; поэтому они наиболее эффективны в проявлении инициативы, в скорости налаживания межличностных контактов.
Однако работают они рывками, быстро теряют интерес к своим же предложениям, если реализация их затягивается, не обращают внимания на детали. Интроверты (флегматики и меланхолики) сдержаны и уравновешены, они более точно, аккуратно и экономично выполняют работу, лучше ее планируют [34].
Более подробно эти вопросы излагаются при рассмотрении вопроса о психологических механизмах надежности оператора.
В нормальных условиях темперамент проявляется только в особенностях индивидуального стиля; не предопределяя результативность деятельности. Индивидуальный стиль может способствовать одинаковой результативности лицам с различными типами нервной системы. Так, Е.А. Климов показывает, что ткачихи-многостаночники с инертной и подвижной нервной системой достигают одинаковой производительности за счет разных индивидуальных качеств.
Для подвижных (холериков и сангвиников) характерно успешное выполнение трудовых действий в повышенном темпе, высокая скорость движений, частые переходы от станка к станку, малое количество предупредительных работ, большое количество срочных операций в единицу времени. Инертным, наоборот, свойственно большое количество подготовительных и профилактических мероприятий, позволяющие им избежать большей части срочных работ, редкие переходы от станка к станку, работа в спокойствии, равномерном темпе.
Как первые, так и вторые, достигали одинаковых производственных результатов, но подвижные - за счет поворотливости, а инертные - в результате создания условий для спокойной работы [68].
Однако в особых, усложненных условиях деятельности влияние темперамента на эффективность деятельности существенно усиливается, заученные и предварительно усвоенные формы поведения становятся неэффективными. В связи с этим требуется дополнительная энергетическая или динамическая мобилизация организма для того, чтобы справиться с
неожиданными или сверхсильными воздействиями. Эта задача решается путем профессионального отбора.
На базе темперамента и в зависимости от уровня развития тех или иных способностей складывается характер. Он определяется как синтез особенностей психических процессов с типологическими способами реагирования, зависящими от восприятия и обучения. Если такие свойства характера, как устойчивость или переключаемость внимания, способность к устойчивому волевому контролю за собственными реакциями теснее связаны с темпераментом, то такие черты, как отношение к работе, дисциплинированность в большей мере обусловлены воспитанием и саморазвитием. Важно подчеркнуть и активность личности.
С возрастом развитие личности становится более сознательным, целенаправленным - самоусовершенствованным [34].
И, наконец, еще одним видом психических явлений являются психические состояния. Они представляют целостную характеристику психической деятельности за определенный промежуток времени, показывающую своеобразие протекания психических процессов в зависимости от отражаемых предметов действительности, предшествующего состояния и психических свойств личности. В психических состояниях достаточно определенно выражаются индивидуальные особенности
личности. Примером психических состояний могут быть: бодрость, апатия, депрессия, эйфория, скука, то или иное настроение и пр.
Для психологии труда и инженерной психологии наибольший интерес представляют психические состояния человека в трудовой деятельности. Они классифицируются по ряду признаков. По признаку длительности различают относительно устойчивые состояния (удовлетворенность или неудовлетворенность трудом, заинтересованность в труде или безразличие к нему и т.п.); временные или ситуативные состояния, возникающие под влиянием неполадок или взаимоотношений с коллегами; состояния, возникающие периодически (скука, сонливость, повышенная или пониженная активность и т.п.).
По признаку преобладания одной из сторон психики различают состояния: эмоциональные; волевые (волевые усилия); состояния, в которых доминируют процессы восприятия и ощущения (состояния живого созерцания); состояния внимания (рассеянность, сосредоточенность); состояния, характеризующие мыслительную активность (задумчивость, озарение, вдохновение) и т.п.
Для инженерной психологии и психологии труда наиболее важна классификация психических состояний по уровню напряжения, так как именно этот признак наиболее существенен с точки зрения влияния на эффективность деятельности. С этой точки зрения различают психическое напряжение и психическую напряженность. Первое соответствует благоприятным условиям труда, когда цель труда достигается при допустимых нервно-психических затратах. При неблагоприятных условиях, крайним проявлением которых являются экстремальные условия, психическое напряжение перерастает в напряженность.
Оба эти вида психологических состояний в свою очередь могут быть классифицированы в соответствии с теми психическими функциями, которые преимущественно вовлечены в деятельность оператора и изменения которых наиболее выражены в неблагоприятных условиях. С этой точки зрения различают интеллектуальное, сенсорное, физическое, эмоциональное, мотивационное и другие виды психического напряжения [40].
В инженерной психологии проблема состояний оператора не ограничивается только рассмотренными
выше аспектами. Здесь проблема состояний оператора рассматривается как специальный психологический и физиологический аспект проблемы эффективности и, в частности, надежности деятельности оператора. Так или иначе понятие состояния оператора характеризует динамику психических и физиологических процессов, которые вовлекаются в профессиональную деятельность, влияя на ее результативность.
Такие состояния называются функциональными, их изучение является одной из важнейших задач инженерной психологии.

Психологическая характеристика деятельности

Операторская деятельность представляет собой специфический вид трудовой деятельности, возникшей на определенной ступени развития техники и производства в целом. Поэтому прежде чем давать психологическую характеристику операторской деятельности, кратко рассмотрим трудовую деятельность человека вообще [93, 94].
Трудовая деятельность человека, как и любая другая; исходит из определенных мотивов и направлена на достижение определенных целей. В общем смысле мотив - это то, что побуждает человека к деятельности, а цель - то, чего он стремится достигнуть в результате деятельности (рис.
4.6).
Когда речь идет о мотивах, имеются в виду некоторые субъективно переживаемые побуждения к деятельности. Для субъекта мотив выступает как непосредственная побудительная сила, как непосредственная причина деятельности.
При этом источник мотива нередко усматривают в мышлении, в сознании.
Но действительной основой мотива человека являются потребности, т.е. объективная необходимость - его нужда в веществе, энергии и информации. Принято различать потребности материальные (в пище, одежде, жилище) и духовные, или культурные (в общении с людьми, образовании, чтении и т.д.). Эти потребности так или иначе отражаются в сознании.
Мотив и есть осознанная, т.е. отраженная в сознании, потребность.
Человеческие потребности, а следовательно и мотивы, развиваются в процессе исторического развития общества.
Цель деятельности - это идеальный, или мысленно представляемый ее результат. Отношение мотив - цель образует своего рода вектор, направляющий деятельность человека.
Этот вектор существенно влияет на протекание психических процессов (перцептивных, мнемических, интеллектуальных), включенных в деятельность, на психические состояния и динамику работоспособности человека. В течение жизни у каждого человека формируется определенная система мотивов, одни из которых становятся доминирующими, другие - подчиненными.
Определенную систему образуют также и цели, которые человек перед собой ставит.
Нужно отметить, что идеальная подготовка к той или иной трудовой деятельности и образование целей с развитием производства становятся все более сложными. Формирование представления о результате труда у современного человека предполагает овладение системой знаний о технике, технологии, о производстве в целом.
Конечной целью любой трудовой деятельности является получение некоторого полезного (и для данного человека, и для общества) результата. Но достигается эта цель поэтапно, путем решения частных задач. Так, цель деятельности диспетчера аэропорта состоит в том, чтобы обеспечить безопасный взлет, пролет и посадку в районе данного аэропорта.
Выполняя эту деятельность, он решает такие задачи, как установление связи с бортом самолета, оценка воздушной обстановки, получение информации о погоде и т.д. Каждая такая задача состоит из более мелких: просмотр расписания, наблюдение за экраном радиолокатора, запросы и т.д.
Элемент деятельности, направленный на выполнение простой текущей задачи, в психологии принято называть действием. Более детальный анализ позволяет разложить действие на составляющие его рабочие движения (в случае, когда речь идет о моторных действиях). При таком рассмотрении действие выступает как система определенным образом организованных
движений (рук, ног, всего тела). Фактором, организующим движения в систему (в действие), является задача.
В принципе деятельность человека может быть описана как система последовательно выполняемых действий. Иногда некоторые действия выполняются параллельно, т.е. одновременно.
Нужно отметить, однако, что деятельность не есть простая сумма элементарных действий. Описание деятельности как аддитивного процесса дает лишь весьма приблизительное представление о ее структуре. В действительности соотношение действий в структуре деятельности более сложно.
В процессе ее выполнения происходит объединение и расчленение действий, переходы одного в другое, преобразование действий и т.п. Действие характеризуется высокой динамичностью и пластичностью. Каждое из них формируется по ходу деятельности. Одно и то же действие человек может выполнять разными способами.
Способ выполнения каждого последующего действия зависит от результатов предшествующего и конкретных условий деятельности. В процессе деятельности так или иначе проявляются творческие способности человека.
Деятельность выступает как сложная, иерархически построенная, многоуровневая и динамически развивающаяся структура с большими возможностями переключения от уровня к уровню.
Все это создает трудности для использования методов ее формального описания. Пожалуй, только стереотипная, доведенная до автоматизма (задолбленная) деятельность может быть описана как сумма последовательно выполняемых действий.
Но в этом случае нецелесообразно заменить человека автоматическим устройством.
Следует отличать действие как элемент человеческой деятельности от операции; являющейся элементом технологического процесса. Иногда операция может выполняться человеком при помощи одного действия, иногда ее выполнение требует нескольких действий.
В автоматизированном производстве многие операции выполняются машинами, т.е. без участия человека. В этой связи возникает важный вопрос о согласовании хода технологического процесса с деятельностью человека,
об учете особенностей человеческой деятельности при организации технологического процесса и режима труда.
В каждый момент выполнение действие характеризуется высокой степенью соответствия (адекватностью) предмету, орудиям и условиям труда. Это возможно только потому, что предмет, орудия и условия труда отражаются в сознании человека, а возникающее отражение (субъективное отражение) выступает в роли регулятора выполняемого действия.
Иначе говоря, информация о текущем состоянии предмета, на который направлено действие, а также о внешних условиях выступает в форме его субъективного образа. Существенной его характеристикой является оперативность.
Оперативный - значит приспособленный для правильного и быстрого практического выполнения тех или иных задач.
Идеальное специализированное отражение преобразуемого в действии объекта (предмета, процесса, явлений), складывающееся по ходу выполнения конкретного действия и подчиненное задаче этого действия, называется оперативным образом [130]. Оперативный образ и выступает в роли основного регулятора действия, обеспечивая его адекватность предмету, орудиям и условиям труда. Именно благодаря оперативному образу отдельные движения органов человеческого тела организуются в единую систему - действие.
Оперативный образ формируется в ходе процессов приема и переработки информации и вместе с тем является фактором, направляющим их течение и организацию.
Важная роль в регуляции действий принадлежит сигналам обратной связи, несущим информацию о результате выполненного действия. Эти сигналы включаются в оперативный образ, корректируют его.
Итак, механизм регуляции действия представляет собой замкнутую систему (рефлекторное кольцо), включающую процессы приема и переработки информации, принятия решения и сигналы обратной связи, возникающие при выполнении действия.

Психологическое тестирование

Определение количества и состава рабочих мест операторов позволяет перейти к формированию внешнего и внутреннего облика СЧМ, в котором наряду с художественным конструированием осуществляется принятие основных конструктивно-компоновочных решений по пространственному размещению оборудования рабочих мест операторов. Поскольку размеры и объем используемых технических средств часто входят в определенное противоречие с инженерно-психологическими требованиями, предъявляемыми к конфигурации и пространственным характеристикам рабочего места, необходимым этапом инженерно-психологического конструирования СЧМ является статическое макетирование оборудования. Являясь пассивной разновидностью физического моделирования (работа оборудования не воспроизводится), статическое макетирование основано на создании технических средств, имитирующих внешний облик рабочего места оператора с сохранением его геометрических
размеров и пропорций. В отличие от эскизов, чертежей и других форм отображения внешнего облика оборудования на плоскости, статический объемный макет является наиболее информативным средством оценки антропометрических характеристик оборудования, что позволяет предотвратить большое количество инженерно-психологических недостатков рабочего места, связанных с формированием рабочей позы оператора, досягаемостью и обзорностью элементов, удобством технического обслуживания и ремонта аппаратуры.
Материально-техническим обеспечением этого этапа работ являются как универсальные пространственно-перестраиваемые стенды, так и специально создаваемые для конкретного варианта СЧМ макеты рабочих мест однократного применения, изготовляемые из легко обрабатываемых недорогих материалов (дерева, фанеры, оргстекла и др.).
Важным этапом создания модели является разработка наиболее рационального варианта размещения средств отображения информации и органов управления на панелях индикации и пультах управления. В ряде случаев эта задача может быть решена путем итерационного формирования вариантов размещения элементов и применения одного из известных инженерно-психологическцх методов априорной оценки и коррекции полученной схемы [10, 73, 173, 184].
Однако в случае сложной полиалгоритмической деятельности оператора в создаваемом образце, а также при использовании новых средств деятельности, погрешности аналитических методов оценки могут быть недопустимо высоки. В этих условиях прибегают к функциональному физическому моделированию операторской деятельности.
В отличие от статического, функциональный макет оснащается реальными или имитируемыми средствами деятельности, обеспечивающими (при помощи специальных информационно-логических устройств) воспроизведение реальных процессов работы оборудования и деятельности оператора в соответствии с алгоритмами функционирования создаваемой системы.
Простейшие функциональные макеты пультов выполняются в виде каркасов с установочными ячейками и размещаемыми в них модульными блоками,
каждый из которых содержит элемент индикации или управления. Модульные блоки, установленные в каркас пульта, подключаются к логическим устройствам, блоку питания и коммутируются между собой при помощи быстроразъемных соединений в соответствии с требуемой схемой [2].
За счет возможностей такого макета по оперативной перестройке вариантов размещения модульных блоков с элементами индикации и управления имеются условия для отработки топологии лицевых панелей и алгоритмов деятельности оператора на основе реального воспроизведения процессов деятельности оператора в экспериментальных режимах.
Конструкторская проработка вариантов рабочих мест операторов транспортных средств (самолетов, автомобилей, тракторов и др.) методами физического моделирования осуществляется при помощи специальных динамических стендов, воспроизводящих визуальную обстановку и механоакустические факторы движения [12]. Функциональное макетирование рабочих мест на таких стендах предъявляет наиболее высокие требования к качеству имитации отдельных факторов и их комплексной увязке (синхронизации) в интересах обеспечения требуемого подобия физической модели оригиналу.
Создание технических средств для физического моделирования операторской деятельности (макетов оборудования СЧМ) представляет самостоятельную задачу, решение которой требует применения ряда принципов и приемов с учетом специфики моделируемой системы.
Для выявления специфики СЧМ необходимо проанализировать ее назначение, условия применения, предполагаемую структуру организации и функциональные возможности, определяющие особенности и факторы деятельности операторов, которые подлежат воспроизведению в физической модели. В частности, существенно различаются задачи, решаемые при создании функциональных макетов рабочих мест операторов стационарных (не перемещаемых в пространстве) и подвижных (транспортных) СЧМ. В первом случае рабочее место оператора размещено неподвижно, и информационная модель объекта (управляемого, как правило, дистанционно) воспроизводится в функциональном
макете путем обеспечения требуемого набора СОИ и ОУ с заданной топологией их размещения на табло индикации и панелях управления. Обобщенная структурная схема функционального макета оборудования стационарной СЧМ приведена на рис. 6.3.
Наибольшую сложность при создании такого макета представляет разработка информационно-логических устройств, обеспечивающих функционирование элементов моделируемого оборудования в соответствии с закономерностями работы проектируемой СЧМ.
Подвижные (транспортные) системы предполагают размещение рабочего места оператора внутри управляемого объекта (автомобиля, самолета и т.п.), при этом значительную часть информации о движении человек получает визуально, что требует применения специальных средств моделирования и отображения обстановки движения.
Эффективность проведения физического моделирования как сложного и трудоемкого метода исследования СЧМ в значительной мере зависит от качества организации всего комплекса работ. Поэтому все этапы моделирующих исследований должны планироваться и осуществляться в виде единой целенаправленной системы мероприятий.
Общая схема организации работ по подготовке и проведению физического моделирования показана на рис. 6.4.
Исследования начинаются с формулировки цели и задач моделирования. При этом определяется объем и характер информации о проектируемой СЧМ, необходимой для конкретного этапа конструкторской разработки.
Затем приступают к содержательному описанию процессов и условий деятельности оператора, в ходе которого с максимально возможной степенью подробности составляется перечень факторов, включаемых в модель, набор информационных характеристик исследуемой ситуации и предполагаемая последовательность действий испытуемого. При разработке
описательного сценария моделируемой ситуации управления объектом стремятся создать такие условия, которые способствуют наиболее полному выявлению влияния факторов, находящихся в функциональной связи с исследуемой характеристикой СЧМ.
Результаты содержательного описания процесса деятельности оператора используются для задания требований к техническим средствам физического моделирования и выбора методов оценки подобия создаваемой модели. В требованиях к техническим средствам отражаются сведения:

• о необходимом наборе и характеристиках средств отображения информации и органов управления, используемых для компоновки рабочего места оператора в функциональном макете;
• о характеристиках объекта управления;
• о характеристиках среды обитания на рабочем месте оператора и степени необходимой подробности их имитации;
• о функциональных зависимостях между факторами моделируемой ситуации;
• о параметрах деятельности и функционального состояния оператора, подлежащих регистрации в ходе моделирования.

На основе перечисленных сведений осуществляется разработка функциональной схемы технических средств модели, определяется состав необходимого оборудования. Принимаются решения о необходимости использования управляющих вычислительных машин, создания информационно-логических устройств со специализированными функциями и уникальных исполнительных элементов-имитаторов для воспроизведения отдельных факторов и условий ситуации.
После детального рассмотрения, оценки и коррекции общей функциональной схемы технических устройств проводятся работы по изготовлению, компоновке и монтажу стендового оборудования физической модели СЧМ. Для используемых вычислительных устройств модели осуществляется разработка и отладка программно-математического обеспечения их функционирования.
Важным этапом технических работ является оснащение экспериментального стенда системой датчиков и регистрирующих устройств. Подробно эти вопросы рассмотрены в главе X.
Законченная физическая модель отлаживается и комплексно проверяется на функционирование, при этом наряду с контролем основных характеристик оборудования оценивается и степень ее безопасности для оператора. После завершения работ по созданию технических средств моделирования приступают к подготовке и проведению эксперимента с помощью созданной модели. Эксперимент, как уже отмечалось, включает три стадии: планирование эксперимента, проведение исследования (собственно эксперимент), анализ и обработка полученных результатов.
Методы их проведения ничем не отличаются от описанных ранее.
Позволяя решить целый ряд задач анализа и изучения деятельности, физическое моделирование не лишено некоторых ограничений и недостатков, подчас затрудняющих его применение. Одним из существенных ограничений физического моделирования являются сравнительно высокие затраты времени и средств на проведение исследований, требующие оценки и обоснования его экономической целесообразности.
Другим ограничением является отсутствие до настоящего времени завершенной теории и универсальных критериев количественной оценки инженерно-психологического подобия модели деятельности ее оригиналу. Проблематичность разработки таких критериев существенно возрастает именно для рассматриваемых задач конструирования СЧМ, когда модель создается в отсутствие самой системы.
Поэтому в обосновании характеристик физических моделей продолжают занимать ведущее место экспертные методы оценки.
Еще одним недостатком физического моделирования является то, что для каждого отдельного случая приходится создавать новую модель, а модели сложных устройств достаточно трудоемки в изготовлении и дороги, вариации параметров модели в этом случае затруднены. Избежать этого в ряде случаев помогает применение полунатурального моделирования.
При таком моделировании оператор работает в условиях, максимально приближенных к реальным. Он использует реальные органы управления и средства отображения информации, его рабочее место сконструировано аналогично реальному. Однако уравнения, описывающие
состояние технической части системы, моделируются средствами вычислительной техники. Это позволяет оперативно и в широких пределах менять параметры технической части системы и тем самым проводить исследование СЧМ в различных условиях работы.
Это позволяет повысить универсальность модели и снизить ее стоимость [201].
Помимо сказанного ранее, трудность создания физической модели состоит в том, что она не позволяет из-за технических возможностей полностью воспроизвести все факторы деятельности оператора реальной системы. Одним из путей преодоления этой трудности является прогнозирование наиболее характерных фрагментов процесса функционирования СЧМ с выделением подмножества факторов деятельности, влияющих на ситуацию управления в этом фрагменте деятельности.
Модели, воспроизводящие сравнительно небольшое количество факторов деятельности, необходимое и достаточное для адекватного воспроизведения конкретной ситуации управления, называются ситуационными, в отличие от комплексных моделей, ориентированных на полный набор условий и режимов деятельности оператора.
В общем случае создание ситуационной физической модели сводится к разработке технических средств, обеспечивающих воспроизведение в реальном масштабе времени требуемой факторной ситуации. При этом структура и характер модели определяются видом подмножества факторов ситуации и закономерностями межструктурных переходов. Среди различных подмножеств факторов, которые наиболее часто определяют направленность исследуемых ситуаций деятельности, выделяют:

• информационно-логические параметры управления объектом;
• параметры коммуникативных связей в группе операторов;
• пространственно-временные параметры используемых источников информации;
• параметры рабочей среды на рабочем месте оператора и др.

Для построения ситуационной физической модели в каждом конкретном случае выбирается подмножество факторов, определяющих исследуемую ситуацию деятельности оператора, и разрабатывается логико-временная
схема варьирования факторных структур. Выбранная схема реализуется при помощи типовых или специально разработанных технических устройств, входящих в состав функционального макета оборудования СЧМ [4].
В целом физическое моделирование деятельности оператора и его важнейшие разновидности как полунатурное и ситуационное относится к числу наиболее информативных методов исследования и оценки СЧМ, позволяющих в значительной мере ликвидировать пробелы в информационном обеспечении процессов их проектирования. С усложнением технических средств и процессов деятельности оператора применение методов физического моделирования становится все более эффективным и необходимым.

Психологическое тестирование

Широкое место в арсенале психологических методов исследования деятельности оператора принадлежит тестам. Тест (от англ. test - испытание, исследование) представляет собой стандартизированную методику психологического измерения, предназначенную для диагностики выраженности у человека психических свойств или состояний при решении практических задач.
Психологическое измерение нормируется в величинах межиндивидуальных различий. Тест представляет собой серию относительно кратких испытаний (задач, вопросов, ситуаций и пр.).
Результаты выполнения тестовых заданий являются индикаторами психических свойств или состояний. Тесты разделяются на два основных типа: собственно психологические тесты и тесты достижений (испытания знаний, навыков, уровня общей или профессиональной подготовки). Психологические тесты классифицируются по разным основаниям.
В зависимости от способа и возможностей интерпретации полученных результатов различают стандартизированные (формализованные) и нестандартизированные (неформализованные) тесты. В стандартизированных тестах получается объективный показатель обследования в виде показателя качества или продолжительности выполнении задания испытуемыми. При использовании нестандартизированных
методик результатом является мнение специалиста, реализующего данную методику. Примером таких тестов являются проективные тесты, применяемые при исследовании свойств личности.
По предмету диагностики выделяют тесты способностей, личности и социально-психологические тесты. Тесты способностей представляют собой методики, диагностирующие уровень развития общих и специальных способностей, определяющих успешность обучения, профессиональной деятельности и творчества. Тесты способностей включают задания на интеллект, на проверку творческих способностей, которые используются для определения общей одаренности человека. К ним относятся также тесты на проверку свойств восприятия, памяти, мышления, внимания, психомоторики и др.
Эти тесты наиболее широко используются при профессиональном отборе.
По способу реализации тесты делятся на бланковые, аппаратурные, опросные, ситуационно-поведенческие, компьютерные.
Бланковые методики наиболее широко представлены тестами, позволяющими оценить основные психические процессы человека. С помощью таких методик сравнительно просто выявляются особенности узнавания образов и наблюдательности, концентрации и устойчивости внимания, ассоциации, обобщения, конкретизации, умозаключений, объема оперативной памяти и др.
Для оценки количественных и качественных характеристик восприятия используют методики: Компасы, Шкалы приборов, Кубики и др. Например, методика Шкалы приборов (рис. 6.5), предназначена для исследования зрительного восприятия приборной информации и способности быстрой и точной ее оценки.
Задачей испытуемого является определить возможно более точно показание каждого прибора. Оценка результатов определяется по времени выполнения задания и числу допущенных ошибок.
Для оценки качества внимания: объема, переключения, распределения, концентрации, интенсивности и устойчивости используют корректурные пробы с кольцами (кольца Ландольта), методики: Перепутанные линии, Расстановка чисел, Отыскание чисел с переключением и др. Например, методика
.

9-т	15-п	9-м	12-м	16-е	3-и	10-в
24-в	23-ф	1-к	19-а	15-л	8-г	17-а
18-т	14-ф	13-ш	6-с	2-л	10-t
11-к	2-г	24-ч	23-ч	5-ш	12-б	21-н
20-б	17-р	11-р	22-д	19-т	3-е	13-ж
7-х	16-х	6-ж	22-п	14-п	8-ц	4-з
7-з	1-о	20-н	4-д	5-и	18-о	21-у

Светлые 1-24
Жирные 24-1

Рис. 6.6.
Психологический тест Красно-черная таблица.
Красно-черная таблица предназначена для исследования способности оператора к переключению и распределению внимания. В таблице (рис. 6.6) изображаются в беспорядке цифры красного и черного цветов (на рисунке они показаны соответственно жирным и светлым шрифтом) от 1 до 24. Испытуемый должен назвать и показать цифры по очереди - одну с начала, другую - с конца ряда чисел, обязательно указывая при этом цвет цифры.
Оценка проводится по скорости и точности ответа.
Оценку свойств кратковременной и долговременной памяти (объем, точность, длительность, быстрота) проводят по специальным заданиям Зрительная память, Слуховая память, Информационный поиск и др. Так, для проверки объема оперативной памяти испытуемому предъявляют на несколько секунд таблицу с символами, изображенными на рис. 6.7 (с учетом особенностей исследуемой деятельности). На пустом бланке испытуемый обязан после предъявления таблицы обозначить запомненные символы.
Оценка результатов: учитывается общее количество зарисованных фигур и допущенных ошибок.
Проверка индивидуальных особенностей мыслительной деятельности осуществляется с помощью специальных методик типа Установление закономерностей, Составление фраз, Исключение понятий, Силлогизмы и др. В качестве примера рассмотрим методику Силлогизмы. Силлогизмом (от греч. sillogismus) называется умозаключение, состоящее из двух и более суждений (посылок), из которых делается третье суждение (вывод).
Подобного рода умозаключения часто приходится делать операторам, деятельность которых связана с принятием решения. Так, им нередко приходится принимать решение о преобладании одного параметра над другим не путем их прямого измерения, а на основании сравнения с третьим параметром [52]. В абстрактной форме эти решения можно представить как силлогизм вида:
А больше Б в 2 раза А значительно больше Б Б меньше В в 7 раз Б несколько меньше В

А больше Б в 2 раза Б меньше В в 7 раз А ? В

или

А значительно больше Б Б несколько меньше В A ? B

В методике Силлогизмы испытуемому предъявляется серия двухпосылочных силлогизмов, на основании которых он должен сделать правильное умозаключение. Оценка задания ведется по времени его выполнения и количеству правильных ответов.
В последнее время в инженерной психологии большое внимание уделяется изучению когнитивных стилей деятельности. Для оценки когнитивных стилей разработан ряд специальных тестов: Скрытые фигуры (для оценки полезависимости - поленезависимости), Тест схематизации (для оценки сглаживания - подчеркивания различий), тесты Дж. Келли и Дж. Биери (для оценки сложности познавательных структур), Парные фигуры Кагана (для оценки импульсивности - рефлексивности) и др. Из этой группы тестов довольно широко используется тест Скрытые фигуры, предложенный Л. Торстоном. Фрагмент теста приведен на рис. 6.8. Задача испытуемого состоит в выявлении простых геометрических фигур (они расположены слева в каждой строке), включенных в состав скрывающего их сложного узора. Оценка результатов ведется по общему числу просмотренных фигур и количеству ошибок. Время выполнения теста
(всего 196 фигур) составляет 10 минут. Более высокая эффективность выполнения теста характерна для поленезависимых [126].
Для некоторых типов операторской деятельности, и прежде всего для операторов-руководителей и особенно операторов-исследователей предъявляются высокие требования к их творческим способностям. Для проверки этих качеств служат специальные тесты - тесты креативности. Под креативностью (от лат. creatio - созидание) понимается способность порождать необычные идеи, отклоняться от традиционных схем мышления, быстро решать проблемные ситуации и т.п. В тестах креативности, разработанных П. Торренсом, используются модели творческих процессов, отражающие их природную сложность в различных сферах деятельности. Эти тесты оценивают креативность в показателях беглости, гибкости, оригинальности и разработанности идей. Для оценки креативности могут использоваться также специальные опросники.
Деятельность оператора в ряде случаев может быть связана с выполнением действий категоризации. К ним
относятся такие психологические операции по переработке информации, которые приводят к разбиению некоторого множества сигналов на отдельные подмножества - категории или классы. Различают два основных вида категоризации: бинарную (разбиение на два подмножества) и многоальтернативную [53]. Для исследования таких процессов могут быть использованы психосемантические методики.
Психосемантика (от греч. semantikos - обозначающий) - это область психологии, изучающая различные формы существования значений (образы, символы, знаковые формы) в индивидуальном сознании человека, а также влияние эмоциональных мотивационных факторов на формирующуюся у него систему значений. Основным методом психосемантики является построение субъективных семантических пространств, являющихся модельным представлением категориальной структуры индивидуального сознания, на основе которой осуществляется классификация каких-либо объектов, понятий и т.п. на основе анализа их значений. Для построения субъективных семантических пространств используются такие методы, как метод семантического дифференциала (от лат. differentia - разность) и метод семантического радикала (от лат. radikalis - коренной). Их применение позволяет дать характеристику основных образующих индивидуального сознания - смыслов и значений [148].
Одним из довольно распространенных является цветовой тест Люшера. Его применение основано на том, что воздействие цвета может вызвать у человека определенный психологический и физиологический эффект. В тесте используется четыре основных (синий, сине-зеленый, оранжево-красный, светло-желтый) и четыре дополнительных (фиолетовый, коричневый, серый, черный цвета).
Испытуемому предлагается расположить карточки с названными цветами в порядке предпочтительности для его восприятия. По расположению карточек делаются выводы о функциональном состоянии, настроении, работоспособности человека, а также о некоторых свойствах его личности. Испытания по тесту Люшера во многих случаях тесно коррелируют с результатами испытаний по методике САН (см. ниже). 1 - измерительные приборы;
2 - счетчики импульсов;
3 - модель самолета;
4 - 7 - органы управления. Аппаратурные методики позволяют измерять и регистрировать важные психологические и физиологические показатели оператора. Примером аппаратурного теста для проверки качеств внимания служит прибор Аттенциометр (рис. 6.9). На его лицевой панели расположена модель самолета, лампочки, счетчики и измерительные приборы. При работе с аппаратом испытуемый должен, действуя одной рукой, непрерывно корректировать положение самолета, удерживая его в заданном положении. Одновременно он должен следить за лампочками и приборами и, действуя другой рукой, производить заданные переключения органов управления [129].
Таким образом, как и работа с красно-черной таблицей (рис. 6.6), так и работа на аттенциометре требуют от человека одновременного выполнения нескольких действий.

Самонаблюдение, самооценка, самоотчет

К числу проективных относятся также ассоциативные тесты, в которых, например, испытуемому говорят, что проверяют скорость вербальных реакций и просят отвечать как можно быстрее первым пришедшим в голову словом. Вместе с тем оценивается изменение времени реакции на эмоционально значимые слова по сравнению с нейтральными.
Для построения проективных тестов могут использоваться основные положения психогеометрии. Психогеометрия - система анализа типологии личности на основе наблюдения за поведением человека и предпочтительного выбора им какой-либо геометрической фигуры (рис. 6.11).
Расположив эти фигуры в порядке их предпочтительности, по фигуре, помещенной на первое место можно определить основные доминирующие особенности личности и поведения [175].
Проективные тесты позволяют уменьшить субъективные искажения со стороны испытуемого. В то же время остается субъективность интерпретации ответов испытуемого со стороны экспериментатора, поскольку эти тесты с точки зрения обработки полученных результатов менее формализованы и стандартизированы по сравнению с другими личностными методиками. Поэтому проективные тесты с успехом могут использоваться
только высококвалифицированными и специально подготовленными специалистами.
Второе требование объективизации результатов тестирования направлено на уменьшение искажений, вносимых в тестовую процедуру самим экспериментатором. Это достигается разработкой строго формализованных процедур тестовых оценок, что позволяет получать одинаковые результаты всеми исследователями независимо от уровня их симпатий и уровня мастерства.
Для этого используются объективные личностные тесты, которые ориентированы на объективное изучение поведения испытуемого или его психофизиологических реакций. Их использование предполагает создание таких ситуаций, в которых могли бы проявиться те или иные свойства личности.
Так же как и проективные, объективные тесты сконструированы таким образом, что для испытуемого остается неясным, какие стороны его поведения подвергаются измерению и как оцениваются его результаты. В то же время интерпретация результатов экспериментатором может быть формализована и стандартизована.
Примерами объективных методик могут служить методы, используемые для изучения свойств темперамента. Эти методы предложены B.C.
Мерлиным и приведены в таблице 6.1 [цит. по 128].
С помощью объективных методик могут исследоваться и другие свойства личности. Данная группа методик является наиболее перспективной, поскольку позволяет обеспечить наибольшую объективность изучения личности, однако с их помощью можно оценить далеко не все ее свойства, что и ограничивает область их применения.
Поэтому объективные методики приходится дополнять, как правило, и другими методами исследования личности.
Заканчивая рассмотрение личностных методов, необходимо отметить, что ни один тест, в том числе и никакой опросник, не могут дать исчерпывающей и полной информации о личности испытуемого. Их применение всегда должно дополняться изучением жизненного пути человека, наблюдением и беседой, что позволяет оценить среду, условия и воспитание человека, его моральный облик, способности и направленности личности [128].
Таблица 6.1
Объективные методы оценки свойств темперамента

Название свойства	Методические приемы исследования свойства
Эмоциональная возбудимость	Измерение отношения латентного времени ассоциативной и кожно-гальванической реакции (КГР) на эмоционально значимые и нейтральные слова.
Возбудимость внимания	Измерение величины изменения раздражителя, вызывающего двигательную реакцию непроизвольного внимания. Измерение величины усиления интенсивности стороннего раздражителя, вызывающего повышение сенсорной чувствительности.
Сила эмоций	Измерение интенсивности вегетативных реакций на эмоционально значимые раздражители.
Тревожность	Измерение наибольшей интенсивности КГР в ситуации ожидаемой боли. Оценка степени преждевременности в выполнении заданного действия.
Импульсивность	Оценка количества ошибочных реакций на тормозной раздражитель.
Ригидность-гибкость (пластичность)	Оценка тенденции к сохранению прежнего способа решения при предъявлении новой задачи.
Резистентность	Измерение энергии альфа- и бета-2-ритмов после утомляющей работы.
Субъективация	Оценка отношения между интенсивностью КГР на реальный и ожидаемый раздражители.

Самонаблюдение, самооценка, самоотчет

Характерной особенностью и отличительной чертой этих методов является то, что информацию об исследуемой деятельности или особе лично дает сам испытуемый. Эта информация носит субъективный характер, может сознательно или бессознательно искажаться испытуемым, однако зачастую она является единственным источником сведений об особенностях деятельности, недоступных получению с помощью других методов.
Это связано с тем, что никто другой, как сам участник трудового процесса, не в состоянии объяснить многие нюансы деятельности, возникающие при ее выполнении трудности, применяемые трудовые приемы и способы их выполнения и т.п. Рассматриваемые методы во многих случаях удачно дополняют
другие методы исследований и применяются в совокупности с ними.
Самонаблюдение - это наблюдение, объектом которого являются психические состояния и действия самого субъекта. В этом случае исследователь становится учеником и систематически изучает профессию, приобретая трудовые навыки, все больше и больше в них совершенствуясь. Это позволяет проследить специфические трудности и особенности овладения профессиональной деятельностью. Такой прием получил название трудового метода.
Трудовой метод применим лишь по отношению к тем профессиям, которые являются сравнительно несложными и обучение которым не требует больших затрат времени. В других профессиях этот прием может выступать в форме трудовых проб, когда исследователь овладевает отдельными наиболее важными или доступными элементами профессиональной деятельности.
Несмотря на ряд недостатков трудового метода (запись переживаний и фактов трудового процесса проводится по окончании рабочего дня, когда исследователь, он же испытуемый уже утомлен, что отрицательно влияет на качество записи; если же записи ведутся в ходе работы, то это нарушает трудовой процесс и делает его неравнозначным обычному), добытый с его помощью аналитический материал может рассматриваться как вполне достоверный в силу того, что исследователь не предполагает о существовании тех или иных психических актов у работающего, а точно знает о них, поскольку пережил их на собственном опыте [40, 111].
При проведении самоотчета испытуемый получает инструкцию думать вслух в процессе работы, т.е. проговаривать каждую операцию, каждое наблюдение за прибором, каждое восприятие сигнала. Иногда с этой целью просят испытуемого рассматривать исследователя как ученика и объяснять ему необходимые действия.
Сначала самоотчет охватывает узкий круг объектов, потом этот круг расширяется. Как показывает практика, после определенных трудностей, связанных с привыканием к новым условиям, испытуемые оказываются в состоянии сообщать о своих размышлениях и
действиях без нарушения структуры деятельности. В некоторых случаях словесная объективизация деятельности помогает испытуемым осознать те моменты, на которые они прежде не обращали внимания, и оказывает положительное влияние на успешность деятельности [40]. Для анализа внутренней структуры мыслительных операций метод самоотчета (думанье вслух) является пока незаменимым.
При этом обычно используют магнитофонную регистрацию [15].
Самооценка - оценка ценности, значимости, которой испытуемый наделяет себя в целом и отдельные стороны своей личности, деятельности, поведения. Основу самооценки составляет система личностных смыслов человека, принятая им система ценностей.
Самооценка выполняет регулярную и защитную функции, влияя на поведение, деятельность и развитие личности, ее взаимоотношения с другими людьми. Самооценка формируется на базе оценок окружающих, оценки результатов собственной деятельности, а также на основе реального и идеального представления о себе.
В инженерно-психологических исследованиях метод самооценок наиболее часто реализуется путем применения различного рода опросников, в которых испытуемые, отвечая на те или иные вопросы, дают информацию о тех или иных своих качествах или состояниях. Один из видов опросников - личностные опросники - был рассмотрен в предыдущем параграфе.
Помимо этого опросники применяются для субъективной оценки функционального состояния (утомления) свойств нервной системы, стиля поведения и предрасположенности к конфликтному поведению и др.
Примером методики дифференцированной самооценки утомления является тест САН (самочувствие, активность, настроение). Тест содержит 30 пар слов полярного профиля.
Каждую из трех категорий характеризует 10 пар слов. К категории самочувствие относятся характеристики силы, здоровья, степени утомляемости, например, самочувствие плохое / хорошее, чувствую себя сильным / слабым, полный сил / обессиленный и т.д. К категории активность относятся
характеристики подвижности, скорости протекания различных функций: пассивный / активный, малоподвижный / подвижный, медлительный / быстрый и т.д. В категорию настроение включены характеристики эмоционального состояния: веселый / грустный, настроение плохое / хорошее, жизнерадостный / мрачный и др.
Десятикратное предъявление полярных признаков, характеризующих каждую категорию, повышает надежность получаемых данных. Каждый из признаков теста оценивается испытуемым по семибалльной шкале.
Данные по каждой категории признаков суммируются и делятся на 10. Оценки, превышающие четыре балла, свидетельствуют о благоприятном состоянии испытуемого, оценки ниже четырех баллов свидетельствуют об обратном.
Наиболее нормальные оценки состояния лежат в диапазоне 5,0 - 5,5 балла. Важным при анализе функционального состояния является не только учет значений отдельных показателей, но и их соотношение. Например, у отдохнувшего человека все три показателя, характеризующих отдельные категории, оцениваются близкими цифрами.
По мере нарастания утомления увеличивается их расхождение за счет снижения показателей самочувствия и активности по сравнению с субъективной оценкой утомления [56, 175].
Довольно часто методы самооценки используются для субъективной диагностики свойств нервной системы. Так, для определения подвижности нервных процессов используется анкета, состоящая из 24 вопросов. На каждый вопрос испытуемый отвечает одним из пяти вариантов ответов. Например, на вопрос Как быстро Вы переходите от одного занятия к другому? предполагаются такие варианты ответов: очень медленно (1 балл), медленно (2 балла), средне (3 балла), быстро (4 балла), очень быстро (5 баллов).
Полученные баллы суммируются, суммы менее 58 баллов свидетельствуют о низкой подвижности (инертности) нервных процессов, сумма свыше 89 баллов - о высокой [128]. Аналогичным образом строятся анкеты для самооценки и других свойств нервной системы [147].
Определенное место в арсенале психологических методов изучения операторской деятельности занимает контент-анализ (от англ. contents- содержание). Данный метод не входит в состав рассмотренных выше групп методов, поэтому именно им целесообразно завершить рассмотрение данного раздела.
Контент-анализ предполагает изучение разного рода документов, регламентирующих и определяющих деятельность оператора. Эти документы можно разбить на три группы [15].
Первая группа характеризует содержание и организацию трудовой деятельности, устройство и принцип работы системы, особенности рабочей среды. Сюда относятся прежде всего все виды эксплуатационной документации и нормативные документы регламентирующие деятельность оператора.
Анализ этих документов дает возможность ознакомиться со структурой и техническими особенностями системы, с особенностями профессиональной деятельности операторов, устройством рабочих мест, организацией взаимосвязей между операторами. На основании анализа этих документов можно составить отдельные операционные схемы деятельности. Из них можно также получить информацию о режимах труда и отдыха и динамике показателей факторов среды.
Нормативные документы дают также возможность приблизительно оценить степень напряженности выполнения деятельности.
Вторая группа документов отражает результаты деятельности. Она включает журналы и ведомости учета выпущенной продукции, отработки технологических задач, производственно-экономические отчетные документы и т.п. Этот материал является одним из источников получения данных для анализа производительности труда, брака и ошибок в работе оператора, заболеваемости и травматизма.
Кроме того, он может дать информацию для оценки личностных качеств и уровня профессионального мастерства конкретных лиц.
Третья группа включает документы, характеризующие индивидуальные особенности операторов. Сюда относятся служебные и медицинские характеристики, представления для назначения на должность, отчеты о деятельности специалиста и др. Анализ этих документов является одним из приемов личностного
подхода при изучении деятельности. Он используется, например, для определения лучших и отстающих работников при сравнительном анализе специалистов [15,40].
В целом же изучение документов позволяет составить общее представление о задачах оператора, степени их сложности, условиях деятельности, режимах работы, некоторых индивидуальных особенностях конкретных специалистов. Все это затем может быть положено в основу для более глубокого исследования как данного вида деятельности в целом, так и деятельности конкретных лиц.

Система переработки информации человеком

Здесь может учитываться и ложная информация, повышающая неопределенность задачи (М.М. Бонград).
Рассмотренные методы определяют ценность информации для человека исходя из ее значения для него. Осознание ценности информации человеком будет вызывать у него соответствующие эмоции.
Поэтому приведенные показатели могут служить также косвенными мерами уровня эмоциональной реакции человека на информацию.
Как уже отмечалось, наличие ложной информации снижает ее общую ценность. Поэтому важной характеристикой информации является ее достоверность.
Под достоверностью информации понимается безошибочная (не искаженная) передача, переработка и хранение информации в системе при заданных условиях ее эксплуатации [214]. Качественно достоверность
информации определяется как ее свойство на выходе системы соответствовать информации, поступившей на ее вход. Количественно достоверность информации оценивается такими показателями, как наработка на информационную ошибку, интенсивность информационных ошибок, вероятность безошибочности информации.
При расчетах этих показателях принимаются следующие допущения:

• информационные ошибки (искажения) в составных компонентах системы - события независимые, случайные;
• поток информационных ошибок является простейшим;
• появление информационный ошибки (искажения) в отдельной компоненте системы приводит к появлению ошибки на выходе системы;
• критерии появления (наличия) ошибок точно определены и их можно использовать для диагностики ошибок.

С учетом этих допущений в работе [214] предложены формулы для определения показателей достоверности информации. Наработка на информационную ошибку рассчитывается по формуле
](2.8) где N_∑ - суммарная информационная наработка системы в единицах обрабатываемой информации, элементах (суммарная информационная нагрузка системы); N_ош - число возникших ошибок в системе (искаженных элементов информации) в рассматриваемой суммарной информационной нагрузке.
В некоторых случаях рассматривают также временную наработку системы (с определенным быстродействием) на информационную ошибку
T_ио =
,
где t_∑ и n (t_∑) - соответственно суммарное время наработки и возникшее за это время число информационных ошибок.
Под интенсивностью ошибок (искажений) понимается отношение числа ошибок n_ош(t), возникших за
некоторый интервал времени t, к произведению информационной нагрузки за этот же интервал на его длительность, то есть
λ_ош (t) =
].(2.9) Вероятностью безошибочности (не искаженности) информации называется вероятность того, что в определенных условиях работы в пределах заданной информационной нагрузки (заданной продолжительности) ошибка (искажение) в информации не появится. Эта вероятность по статистическим данным находится по формуле
P_δ(t_∑) =

N∑(t∑) - nош(t∑)

N∑(t∑)

= e -λ_ошt_∑(2.10) Основным методом повышения достоверности информации в информационных системах (как технических, так и в системе переработки информации человеком) является применение помехоустойчивых кодов [14, 91]. Применение помехоустойчивых кодов связано с введением избыточности в исходную информацию.
Избыточность информации есть некоторая величина г , которой измеряется относительная доля излишне используемых сообщений в некотором алфавите. Она определяется формулой
r = 1 -

H

n - log2 M

,(2.11) где Н - энтропщия сообщения, n - средняя длина кодового слова, М - число символов алфавита.
Естественным языкам свойственна значительная избыточность информации (например, для русского языка г = 0,5...0,8). Избыточность информации может быть естественной (например, естественные языки, изображения и т.п.) и искусственной.
Последняя специально вводится для улучшения помехоустойчивости, достоверности и надежности передачи и хранения информации [166]. В общем случае избыточность информации оказывает двоякое влияние на характеристики
информационных систем, в том числе и на процессы переработки информации человеком.
С одной стороны, избыточность информации существенно повышает ее помехоустойчивость, дает возможность восстановить искаженную информацию. Например, искажение или потеря отдельных букв, слов, а иногда и фраз позволяет правильно распознать смысл письменного или устного сообщения; искажение одного, двух сегментов знакосинтезирующих цифровых индикаторов позволяет в ряде случаев восстановить истинное значение отображаемой цифры и т.д. Примером избыточности в информационных структурах мозга является парность некоторых анализаторов (зрительного, слухового), что повышает надежность их работы. Избыточную информацию не следует путать с иррелевантной, которая является помехой и мешает нормальной работе оператора.
Существует три основных способа введения избыточности: многократное повторение одной и той же информации; введение в сигналы дополнительных элементов; метод избыточных переменных.
С другой стороны, избыточность усложняет систему, увеличивает время обработки информации, снижает реальную пропускную способность каналов связи. Поэтому определение необходимой избыточности решается в каждом конкретном случае исходя из особенностей решаемой задачи и возможных ограничений.
В случае необходимости для уменьшения избыточности применяют методы, разработанные в теории оптимального кодирования, а также специальные методы сжатия информации.
Сжатием информации (сжатием данных) называется представление информации (данных) меньшим числом битов по сравнению с первоначальным. Различают сжатие информации без потери информации и с потерей некоторой ее части, несущественной для решаемых задач.
К первой группе относятся методы кодирования, использующие статистику потока сигналов для получения выигрыша в среднем, например, кодирование короткими комбинациями символов более часто встречающихся элементов сообщения (код Морзе). Ко второй группе относятся методы, основанные на различных аппроксимациях данных, например, кодирование
непрерывной кривой дискретными отсчетами, основанное на теории Шеннона - Котельникова.
По способу устранения избыточности все методы сжатия информации делятся на три группы: 1) структурные, предусматривающие дискретное строение массивов информации и предполагающее их простейшее кодирование; 2) статистические, определяемые понятием энтропии как меры неопределенности, учитывающий вероятности появления, а следовательно, и информативности тех или иных сообщений (см. выше); 3) семантические, учитывающие целесообразность, ценность, полезность или существенность информации.
При инженерно-психологическом проектировании для уменьшения времени и вероятности ошибочных действий оператора при вводе и считывании информации сжатие является основным методом создания компактных систем ввода и систем отображения информации, поскольку возможности их пространственного уплотнения ограничены психофизиологическими особенностями оператора. Для этого используется все рассмотренные методы исключения избыточности, обеспечивающие минимизацию числа кнопок, их размещение на панели управления с учетом структуры системы управления, числа команд и частоты обращения к кнопкам пульта.
Аналогичное делается для создания компактных систем отображения информации вызывного типа с учетом возможного числа сигналов, вероятности их поступления, а также важности и срочности их обработки.
Информация, циркулирующая в системе человек-машина может обладать такими нежелательными свойствами, как старение и рассеяние, что в случае их неучета приводит к снижению эффективности процесса управления.
Старение информации связано с конечным временем ее передачи и обработки. Наиболее часто задержки на пути информации от источника до получателя происходят в различного рода накопителях (запоминающих устройствах) и каналах связи.
Нередко задержку вводят искусственно с целью получить взамен меньшую вероятность ошибки. Примером является многократное повторение одной и той же информации
(временная избыточность). Однако чаще всего старение информации возникает естественным путем.
Если информация носит оперативный характер и используется для принятия решений или выработки управляющих воздействий, то за время задержки она стареет. В результате управление либо принятое решение могут оказаться не эффективным.
Для устранения этого оператор должен экстраполировать полученную информацию на некоторое время вперед, то есть осуществлять прогнозирование изменения информации во времени. От точности прогноза и будет зависеть эффективность управления.
К настоящему времени разработаны следующие алгоритмы прогноза: прогноз по последнему значению, прогноз по математическому ожиданию, статистический прогноз по одной точке. Каждый из них имеет свои преимущества и недостатки [46], само прогнозирование может осуществляться либо автоматически (тогда в систему обработки и передачи информации дополнительно вводится специальное устройство - экстраполятор), либо оператором. В этом случае он должен быть специально обучен навыкам экстраполяции. Особое значение при этом имеет способность оператора к антиципации (от лат. anticipatio - предвосхищаю), т.е. способности предвидеть будущие, предстоящие события.
Поскольку изменение ситуации за время прогноза зачастую представляет собой случайный процесс, то оператор должен уметь осуществлять вероятностное прогнозирование. Все это позволит ему более рационально (разумеется, в определенных пределах) использовать стареющую информацию.
Зная количественные оценки стареющей информации, можно вовремя очищать запоминающие устройства от устаревших данных, назначать сроки принятия решений так, чтобы они базировались на достоверных, не устаревших сведениях, назначать из тех же соображений допустимое время передачи информации и т.п. [46].
В практике экспериментирования и контроля хода технологических процессов обычной является ситуация, когда о значениях какого-либо параметра судят по результатам других величин, связанных с ним. Такой метод называется косвенными измерениями. При этом информация может оказаться рассеянной среди данных
о других величинах. Помимо этого часто возникает ситуация, когда оператору для решения текущей задачи приходится использовать информацию, поступающую от различных, отстоящих друг от друга источников.
Рассмотренные ситуации роднит то обстоятельство, что в них имеет место рассеяние информации.
Различают два основных вида рассеяния. Во-первых, рассеяние по ансамблю источников, когда нужная для решения задачи информация находится в разных местах информационного поля. Во-вторых, - это рассеяние по времени, когда информацию о каком-либо факте несут не только текущие события либо значения наблюдаемых процессов, но и отстоящие от них на некоторое время.
В этом случае для решения задачи одновременно нужно использовать сведения, относящиеся к различным моментам времени.
Следовательно, в общем случае нужная для решения задачи информация может оказаться рассеянной как среди других источников, так и относится к разным временным интервалам. Оказывается, что специальная обработка позволяет собрать такие данные, сконцентрировать их. Перспективными путями концентрации рассеянной информации являются, с одной стороны, запоминающие устройства действующие на ассоциативном принципе, а с другой - диалоговые системы общения человека с ЭВМ, обеспечивающие итеративное повышение уровня взаимопонимания [46].
Концентрации информации способствует также применение компактных устройств ввода и отображения информации, рациональная компоновка рабочего места оператора, упорядоченное размещение элементов и их логическая группировка, своевременная подсказка оператору о необходимых действиях и т.п.

Система переработки информации человеком

Важным элементом информационных процессов в СЧМ является система переработки информации (СПИ) человеком. Согласно современным представлениям, переработка каждой порции информации осуществляется в мозгу человека в несколько этапов. Их количество, последовательность, длительность, а так
же достигаемая в конечном счете полнота извлечения информации из сигнала определяется многими как объективными, так и субъективными личностными факторами. Осуществление каждого из этапов связывается с определенными гипотетическими блоками СПИ (рис.
2.1). Следует особо подчеркнуть, что показанные здесь блоки (структурные элементы СПИ) в большей своей части являются условными, им не обязательно соответствуют различные нервные структуры [128].
Согласно приведенной на рис. 2.1 модели сигналы внешней среды, например, средств отображения информации, поступают в рецепторы (от лат. receptor - принимающий), т.е. воспринимающие устройства человека.
Человек привносит в каждый элементарный акт информационного взаимодействия со средой свои цели, стратегии, ожидания, которые проявляются в целом комплексе преднастроечных изменений в организме, упреждающих будущие события. В основе таких изменений
лежат специфические информационные процессы, выделенные в модели в блок АЦП (антиципационные процессы). В зависимости от характера этих изменений часть внешних воздействий преобразуется в сенсорные (от лат sensus - чувство, ощущение) сигналы, которые подвергаются некоторому циклу преобразований, составляющих содержание сенсорно-перцептивных процессов (от лат. perseptio - восприятие).
Часть выделенных при этом информативных признаков включается в процессы активного синтеза, в котором участвует также активированная в соответствии со смыслом и ценностью для субъекта часть тезауруса (от греч. thesaurus - запас). У человека в роли тезауруса выступает запас знаний, зафиксированных в его долговременной памяти.
В зависимости от характера ситуации и стоящих перед человеком целей, сигнал может потребовать от него на разных этапах переработки принятия определенных решений. Эти решения могут носить различный характер. Например, это может быть решение о возможности отнесения данного сигнала к тому или иному классу, т.е. его идентификация.
Могут приниматься также решения о необходимости осуществления того или иного управляющего воздействия, коррекции целей, изменения стратегий или программ поведения и т.п. Последний случай предполагает также включение антиципационных процессов. Наконец, реализация управляющего воздействия в соответствии с принятым решением и постоянно корректируемыми программами сопровождается поступлением на сенсорный вход системы весьма важных с точки зрения организации адаптивного поведения сигналов обратной связи (пунктирные линии на рис.
2.1), информирующих оператора о ходе выполнения действия и о достигнутых при этом результатах. Таким образом формируется замкнутый контур циркуляции информации [128].
Процесс переработки информации человеком можно представить как некоторое множество, состоящее из частично перекрывающихся подмножеств. Поэтому показанные на рис. 2.1 функциональные блоки тесно взаимосвязаны.
Общность некоторых аспектов принятия решения и антиципации была показана ранее.
Соединяет в себе элементы этих блоков и такой важный процесс, как целеполагание. Процессы принятия решения и сенсорно-перцептивные процессы выступают в единстве на этапах обнаружения и опознания сигналов.
Интеграция сенсорно-перцептивных процессов и антиципация проявляется в таких феноменах, как ожидание, бдительность и т.д.
В целом роль и место информационных процессов в структуре деятельности и поведения определяются тем, что они, с одной стороны, опосредуют объективные внешние условия, а с другой стороны, опосредуют потребности, мотивы, установки, трансформируют их на основе имеющихся знаний и навыков в цели, стратегии и программы поведения, обеспечивают возможность постепенного контроля за ходом их реализации и при необходимости их коррекцию в интересах достижения полезного результата [128].
Как следует из рис. 2.1, СПИ включает в себя информационные процессы, а также вспомогательные подсистемы, обеспечивающие их нормальное протекание. К числу основных информационных процессов относятся процессы принятия решения, антиципационные и сенсорно-перцептивные процессы. Процессы принятия решения достаточно подробно были рассмотрены раньше, поэтому на них больше пока останавливаться не будем.
Антиципационные и сенсорно-перцептивные процессы рассмотрим более подробно.
Антиципация рассматривается как частный случай присущего всем живым организмам приспособительного механизма, названного П.К. Анохиным опережающим отражением действительности, как проявление действия этого механизма на уровне психики [6]. В структуру антиципации включают следующие процессы:

• синтез субъективных моделей будущего - вероятностное прогнозирование;
• сопоставление этих моделей по критерию предполагаемой вероятности реализации и выбор наиболее вероятной модели в качестве фактора регуляции поведения;
• осуществление упреждающих изменений в организме, направленных на достижение максимальной готовности к будущим событиям (оперативная преднастройка);

• программирование активного поведения в ближайшем и отдаленном будущем (целеполагание, выработка планов, стратегий и программы действий и т.п.).

Все эти процессы в большей или меньшей степени связаны с вероятностным прогнозированием. Под ним понимается предвосхищение будущего, основанное на вероятностной структуре прошлого опыта и информации о наличной ситуации. Вероятностное прогнозирование может быть ориентировано как на отдаленную, так и на ближайшую перспективу. Кроме того, оно может быть обусловлено преимущественно внешними (ситуационными) или внутренними (мотивационными) факторами.
Соотношение этих двух факторов может широко варьировать, соответственно варьируют и функции, выполняемые синтезируемыми моделями в организации поведения. Крайними, полярными их проявлениями являются ожидание (когда ход событий рассматривается как не зависящий от субъекта) и желание (модель потребного будущего, являющаяся регулятором активного поведения человека).
Однако в любом случае характер вероятного прогнозирования обусловлен субъективными вероятностями человека.
Субъективная вероятность представляет собой численное выражение уверенности конкретного лица в том, что данное событие в действительности произойдет. Именно в соответствии с этой уверенностью и предпочитает действовать человек. Таким образом, субъективная вероятность является не столько характеристикой самих событий, сколько характеристикой человека, производящего классификацию этих событий. Она отражает собственную информацию и мнение человека о возможном наступлении тех или иных событий.
Формирование субъективных вероятностей может соответствовать различным подходам к формированию вероятности [42].

1. Прямое оценивание частоты наблюдаемых событий. Многочисленные эксперименты показывают, что люди в среднем хорошо определяют относительную частоту оцениваемых событий. Например, ошибки в определении постоянного процентного соотношения исходов бинарных событий не превышает 5%, при этом тренировка и опыт слабо влияют на результаты оценивания. Установлено, что возможные ошибки в оценивании частоты событий часто связаны с эмоциями. Люди охотно верят гипотезам о статистических свойствах совокупностей. Например, последовательности событий в азартных играх ошибочно приписывается причинная зависимость или определенная закономерность.
2. Использование данных, причинно связанных с рассматриваемым событием. В этом случае находится условная вероятность события при имеющихся данных. Примером может служить прогноз погоды как определение вероятности выпадения дождя. Субъективность оценок связана как с недостаточностью данных, так и с неадекватностью моделей. При обоих рассмотренных путях формирования субъективных вероятностей существует тенденция недооценивать малые вероятности и завышать большие значения.
3. Подсознательный учет множества хранящихся фактов и впечатлений. Обычно перед принятием конкретного решения приходится производить переоценку случайных вероятностей различных альтернатив при уточнении сведений о ситуации. Эксперименты показывают, что обычно субъективные оценки апостериорных вероятностей изменяются в том же направлении (уменьшаются или увеличиваются), что и при вычислении их по правилу Бейсса, но не достигают теоретических (вычисленных) значений. Это свидетельствует о том, что люди обычно не могут полностью извлечь всю информацию из полученных сведений и изменить апостериорные вероятности в соответствии с данными наблюдений. Существует определенный консерватизм вывода, т.е. люди склонны не придавать фактам их полного значения [42].

Рассмотрим основные отличия между объективными и субъективными вероятностями. Первые признают существование вероятности в объективном мире и определяют ее как меру возможности тех или иных объективных событий. Второе понимание признает
существование вероятности только в человеческом уме и определяет ее как меру человеческого знания. Математическая теория вероятности отвлечена от природы вероятности и поэтому может быть одинаково пригодна для вычислений обоих видов вероятности. Системный подход к природе вероятности состоит в признании существования как вероятности объективных событий, так и вероятности человеческих суждений.
Причем во многих случаях субъективные вероятности достаточно близки к объективным, более точно описывают поведение человека.
Таким образом, изменение понимания исходных предпосылок теории информации приводит к изменению понимания ее математического аппарата (формализма). От понимания этого формализма как статического, многозначного и объективного приходим к прямо противоположному его пониманию как нестатического, однозначного и субъективного.
Это открывает перед теорией информации дорогу к точным, наиболее совершенным и объективным областям знаний, поскольку возможность точных (а не вероятностных) предсказаний в практической деятельности человека ценится достаточно высоко [65].
К числу важнейших информационных процессов относятся также сенсорно-перцептивные процессы (СПП). Под ними понимают совокупность преобразований, которым подвергается сенсорная информация, поступающая на вход СПИ, прежде чем она превратится в собственные управляющие сигналы системы либо будет зафиксирована в памяти человека.
Из всего многообразия физических явлений, происходящих в окружающем мире, человеческому восприятию доступна лишь небольшая, но биологически важная их часть, а именно:

• спектр магнитного излучения, связанный с возникновением температурного чувства;
• инфракрасная часть спектра, которая может также косвенно стимулировать температурное чувство благодаря его нагревающему воздействию;
• видимая часть спектра (380 - 760 нм), связанная с формированием зрительных впечатлений;
• некоторые виды механических и гравитационных воздействий, включая и акустические, воспринимаемых благодаря наличию механических чувств: слуха, чувства равновесия, давления, боли и др.;

• обоняние и вкус, выделяемые в сферу химических чувств и обеспечивающие чувствительность человека к вкусовым качествам и запахам.

Помимо перечисленных сигналов внешней среды на вход СПИ поступают сигналы обратной связи, а также сигналы, формируемые внутренней средой организма. Одним их примеров таких сигналов могут быть кинестезические (проприоцептивные) сигналы, несущие информацию о движении человека, положении частей его тела и прилагаемых им мышечных усилиях.
Эти сигналы также включаются в процесс переработки информации.
Диапазон потенциально воспринимаемых человеком сигналов (область адекватного отражения) ограничен верхними и нижними абсолютными порогами. Причинами этих ограничений являются как биофизические, так и геометрические особенности периферических отделов сенсорной системы.
Однако в каждый момент времени только лишь часть потенциально возможных сигналов может отображаться человеком в множестве впечатлений. Одной из причин этого является ограниченность ресурсов СПИ.
Другая причина обусловлена тем, что разрешающая способность СПИ подвержена флюктуациям в связи с динамикой психических состояний субъекта, его индивидуальными особенностями, условиями решаемой им задачи, субъективным отношением к ней и т.п. Поэтому пороги ощущений являются случайными величинами, зависящими не столько от собственных свойств сенсорной системы, сколько от рабочих характеристик человека в целом, включающих в числе прочих и особенности процессов принятия решений в соответствии с избранной стратегией поведения.





    Психология: Техники - Практическая - Тренинги

• Психология
  
• Детская Психология
  
• Деньги и психология
  
• Психологический анализ
  
• Психологические тренинги
  
  
• Психология семьи
  
• Психология сказкотерапии
  
• Психиатрия и психология
  
• Медицинская психология
  
• Психологические тесты
  
  
• Психология личности
  
• Командная психология
  
• Психологические техники
  
• Психология сна
  
• Психология подсознания
  
  
• Психология конфликта
  
• Виды Психология -
  

---

---