Эргономика и инженерная психология

Хос. Из приведенной схемы видно, что любая машина в принятом нами понимании является промежуточным звеном, опосредс гвующим воздейст­ вие человека на среду. Машина помимо своего прямого назначения быть усилителем целенаправленного воздействия человека на предмет его дея­ тельности играет роль своеобразного исследовательского зонда, позво­ ляющего человеку глубже познать окружающий его мир.

Наш далекий предок, которого можно назвать предчеловеком, обла­ дал только естественными орудиями деятельности - руками. Он безо вся­ кого опосредствования взаимодействовал с природным предметом своей деятельности. Его передние конечности, а также органы чувств - анализа­ торы, медленно адаптировались к простейшей трудоподобной деятельно­ сти. Содержанием психической деятельности в этот очень длительный пе­ риод был метод проб и ошибок с накоплением и обобщением опыта.

Становление человека характеризуется созданием и использованием им простейших орудий деятельности - инструментов (изделия из камня, дерева, кости). Инструмент со своими рациональными свойствами усилил физические возможности человека, заняв промежуточное положение меж­ ду человеком и предметом его деятельности.

В каменный век (от 2 млн. до 6 тыс. лет) взаимная адаптация рук, ор­ ганов чувств человека и инструмента протекала столь медленно, что рост возможностей человека и техники протекал фактически параллельно. Ус­ тановлено, что в каменном веке производительность труда за каждые 10 тыс. лет возрастала в среднем не более чем на 2,5 % [13]. К концу этого периода окончательно сформировались руки, общая морфология человече­ ского тела, анализаторы человека. Длительная трудовая практика челове­ чества явилась причиной образования функциональных интегративных связей между участками мозга, относящимися к анализаторам, часто ис­ пользуемым совместно. Необходимость сохранять равновесие при верти­

кальном положении тела привела к взаимной функциональной связи вес­ тибулярного и зрительного анализатора. Необходимость осуществлять бы­ стрые и точные пространственные манипуляции с инструментами и пред­ метами деятельности привела к взаимным связям зрительного, кинестети­ ческого (ощущение пространственного положения частей тела) и тактиль­ ного (ощущение давления на поверхность кожи) анализаторов. Такая орга­ низация чувственной связи человека с наиболее значимыми свойствами внешнего мира стала важнейшей предпосылкой быстрого развития ору­ дийной деятельности. Необходимость совместных, более эффективных действий людей привела к появлению речи, которая, в свою очередь, по­ влияла на окончательное формирование мозга человека. В этот наиболее длительный период существования человека происходит окончательное его формирование как вида. Процесс биологической эволюции человека был закончен. Далее основными факторами развития человечества стали социальные процессы.

Начальной формой социальной организации людей в каменном веке было первобытное стадо, а конечной - родовой первобытно-общинный строй.

В последующий бронзовый век, характеризующийся рабовладельче­ ской цивилизацией, создаются письменность и довольно сложные меха­ низмы (рычаг, ворот, боевые механизмы). Воздействие человека на среду стало более эффективным, но потребовало от него овладения более слож­ ными навыками по изготовлению механизмов и использованию их.

Производительность труда за каждые следующие 100 лет возросла в среднем на 4 %. Считается, что длительность каменного и бронзового века составляет более 90 % общей продолжительности существования челове­ чества.

Вслед за бронзовым последовал так называемый железный век, на­ чавшийся примерно за 1 тыс. лет до нашей эры. С точки зрения развития техники, да и социально-экономических формаций, он был весьма неодно­ роден. Начало его характеризуется созданием железного плуга, что приве­ ло к специализации ремесел. Появились мануфактуры, позволившие раз­ делить весь трудовой процесс на операции, выполняемые отдельными ра­ ботниками. Тем самым организационно были.созданы предпосылки для замены человеческих рук машинами.

Появление и широкое применение машин-двигателей, вначале паро­ вых (конец XVIII в.), а затем и электрических, стали основным содержанием первого революционного скачка в развитии орудий деятельности человека. В социально-экономическом плане это создало техническую базу для разви­ тия капиталистических отношений. Оставив в стороне политэкономическую суть этого процесса, рассмотрим структурные изменения в функционирова­ нии системы человек - машина. Схема такой системы представлена на рис. 2.2. Для рационального управления подобной техникой человек должен

воспринимать и контролировать несколько потоков информации. Они пред­ ставлены сигналами о положении органов управления (ОУ), о текущем со­ стоянии двигателей (Д), механизмов (М), включающих в себя рабочий орган машины, а также сигналами об изменяющихся свойствах среды.

Информационное обеспечение человека стало намного сложнее не только из-за увеличения плотности потоков информации, но и из-за слож­ ных динамических процессов, протекающих в двигателе и скрытых от че­ ловека. Информация о состоянии двигателя является косвенной, воспри­ нимаемой по приборам и состоянию механизмов. Для успешного управле­ ния процессом машинист должен иметь в своем сознании психический об­ раз (модель) двигателя и машины в целом, который формируется на осно­ вании теоретических знаний и накопленного опыта.

Применение двигателя повысило физические возможности человека, но за это человек «платит» более напряженной психической деятельно­ стью и временными и интеллектуальными затратами на обучение. Между человеком и объектом его деятельности появилось сложное функциональ­ ное звено - двигатель.

Степень функциональной опосредствованности, отделенности чело­ века от объекта деятельности сильно возросла.

Вторая научно-техническая революция, начавшаяся в середине XX века, привела к появлению и применению технических средств, способных моделировать некоторые логические функции человеческого мозга. Это позволило в целесообразной степени автоматизировать технологические процессы и путем дистанционного управления расширить рабочее про­ странство человека. Структурная схема такой системы представлена на рис. 2.3. В данном случае целесообразно говорить уже не о машине, а об объекте (О), управляемом человеком. В качестве объекта может выступать как машина (или комплекс машин) в традиционном ее понимании, так и

частично автоматизированная техника (комплекс станков с цифровым управлением, робот-манипулятор, самолет с автопилотом), а также какойлибо технологический процесс. Сигналы о текущем состоянии объекта (О) и среды оператор получает не в естественной, а в инструментальной форме с помощью информационной модели (ИМ), являющейся комплексом средств отображения информации. Формирование этих сигналов осущест­ вляется с помощью преобразователя информации (ПИ). В данной системе информация, поступающая оператору, является условной, в той или иной степени абстрактной, неполной, требующей от человека своей расшифров­ ки, декодирования.

Рис. 2.3. Структурная схема эргатической системы, учитывающая

информационную модель

Функциональная и пространственно-временная сложность объекта наряду с неполнотой информации создает для человека некоторую неопре­ деленность, вызывающую дополнительные трудности при управлении.

Наличие информационной модели является мощным дополнитель­ ным фактором функциональной опосредствованности человека-оператора от объекта управления и среды. Естественно, что это становится причиной повышенной психической напряженности оператора и требует специаль­

ной его подготовки. Можно сказать, что описанные условия деятельности характерны для операторов автоматизированных систем управления тех­ нологическими процессами (АСУ TJL1).

В автоматизированных системах управления организационного ха­ рактера (АСУО) человек-руководитель реализует свои решения через дру­ гих людей, которые, в свою очередь, могут формировать и передавать соб­ ственные решения другим лицам (администраторам, операторам). Человекадминистратор в такой системе характеризуется как лицо, принимающее решение (ДПР). Для принятия решения он пользуется информацией в крайне абстрактной форме (речь, знаковая информация на документах).

Несмотря на возможную помощь ЭВМ, принятие управленческих решений со стороны ЛПР происходит в условиях еще большей неопреде­ ленности.

Объект управления для ЛПР отличается особой сложностью и неоп­ ределенностью характеристик (их нечеткостью), так как помимо техники и технологии включает в себя как отдельных лиц с их индивидуальными ка­ чествами, так и целые коллективы людей, также характеризующихся своими особенностями.

Доминирование в АСУО социального фактора предопределяет необ­ ходимость использования особых методов для их исследования.

Основным фактором развития техники выступает противоречие ме­ жду практически неизменными физическими, психофизиологическими возможностями человека и постоянно растущими потребностями его в преобразовании окружающего мира.

В последнее время все большей критике подвергаются попытки вы­ вести периодизацию развития техники из социально-экономических отно­ шений. Так, Г.Н. Волков рассматривает процесс развития техники как по­ следовательное, соответствующее генезису человека моделирование от­

дельных операций его деятельности техническими средствами [3]. Нас же больше интересуют закономерности развития систем человек - машина в их функциональной и содержательной конкретике, что позволит вывести исследователя на решение комплекса теоретических и практических задач.

Анализ развития систем человек - орудие деятельности позволяет вскрыть ряд важных закономерностей и противоречий. Один из них за­ ключается в том, что развитие этих систем сопровождалось возрастанием степени функциональной опосредствованности, отчужденности человека от объекта (предмета) этой деятельности. Только на начальных этапах су­ ществования человечества, завершившихся в каменном веке, развитие че­ ловека как вида и орудий его деятельности шло в основном параллельно.

За очень небольшой исторический отрезок времени, от появления первых двигателей и до настоящего времени, сложность и эффективность машин возросла многократно, а физические и психические возможности человека остались неизменными.

Стабилизация внутренних возможностей человека при колоссальных темпах развития создаваемой им же техники является важной закономер­ ностью и основным противоречием развития систем человек - машина. Следствием этого выступает не только сдерживание развития машин (на­ пример, невозможность человека перерабатывать большой поток инфор­ мации), но и возрастание напряженности труда человека, необходимость все большую часть своей жизни употребить на освоение и обновление приобретенных знаний и навыков. Возрастание напряженности деятельно­ сти человека определяется не только увеличением функциональной слож­ ности машины и возрастанием потока информации, но и тем, что физиче­ ская природа сигналов все более сводится к одному виду - зрительному. В результате зрительный анализатор становится перегруженным, а осталь­ ные, связанные с ним в мозгу функционально, остаются практически неис­ пользованными.

Уменьшение интенсивности необходимых управляющих движений оператора приводит к гипокинезии - вредному снижению двигательной активности.

Чем сложнее система, тем к большим потерям могут привести ошиб­ ки человека-оператора или ЛПР. Они вызывают эмоциональную напря­ женность операторов вплоть до стрессовых состояний. Из этих состояний человек стремится выйти путем увеличения двигательной активности. А в современных системах управления эта возможность сильно ограничена ис­ кусственными условиями деятельности.

Развитие науки и техники вызвало резкую дифференциацию сфер деятельности человека, направленных на создание новой техники. В на­ стоящее время этими сферами являются наука, проектирование, изготов­ ление, подготовка кадров, эксплуатация. Появление этих сфер помогает квалифицированно решать относящиеся к ним усложняющиеся проблемы. Но усиливающаяся при этом их автономность затрудняет взаимодействие, направленное на реализацию глобальной цели - повышение эффективно­ сти систем в процессе смены одних поколений техники новыми, более со­ вершенными.

Безусловно, что с развитием орудий труда развивалось и их эстети­ ческое оформление. В первобытном обществе происходила эволюционная адаптация простейших инструментов к свойствам человеческой руки. По­ ложительные эмоции возникали от чувства слияния этих орудий с естест­ венными орудиями деятельности - руками.

С появлением гончарного производства и примитивной металлургии появилась возможность не только создавать предметы быта и орудия с но­ выми свойствами, но придавать им определенные эстетические свойства. Еще в более древние времена стремление человека к прекрасному прояв­ лялось и развивалось в чистом виде в процессе изготовления украшений из естественных природных материалов.

До эпохи Возрождения техника и искусство развивались в основ­ ном в гармоническом единстве. Резкое разделение техники и искусства произошло в ХУП-ХУШ веках, что привело к неестественной для челове­ ка дисгармонии между материальной и эстетической сторонами его суще­ ствования. Негативные последствия для человека такой дисгармонии затем были осознаны, и с повышением материального уровня жизни и с развити­ ем техники она начала уменьшаться даже в продукции массового спроса. Людей перестали удовлетворять только функциональные свойства техни­ ческих средств их деятельности. Целям гармонизации функциональных и эстетических потребностей человека служит техническая эстетика,или ди­ зайн. Следует отметить, что стремление компенсировать функциональные недостатки изделий повышением их эстетического качества совершенно недопустимо. Избежать таких ошибок позволяет изучение и использование принципов эргономики.

Человек, входящий в структуру рассматриваемого класса систем, яв­ ляется высшей формой развития природы, а современные орудия деятель­ ности - высшей формой результата деятельности человека. Это вызывает чрезвычайную сложность процессов, протекающих в таких системах. Опи­ сание функционирования этих сложных объектов не моэкет охватить одно­ временно все стороны этого целостного образования. В связи с этим чрез­ вычайно велика роль исходных методологических положений, влияющих на методы исследования и разработки человеко-машиншДх систем.

Исторически первым, вытекающим из примитивной практики, под­ ходом к методологической проблеме было сравнение человека со сложным механизмом, способным осуществлять требуемые рабо*1*16 движения. Ог­ раниченные возможности техники того времени как бы подтвердили гипо­ тезу о том, что человек справится с управлением любым механизмом или машиной, если только увязать органы управления с во?можностями и па"