1.2. Система «человек-машина» и основные задачи инженерной психологии

Современные системы управления сложными объектами, системы сбора, передачи и обработки информации и системы централизованного контроля техническими процессами – сложные человеко-машинные комплексы. В таких комплексах объединяется работа многих технических устройств и коллективов людей. От согласованности действий человека-оператора и технической части в значительной степени зависит эффективность таких систем.

На рис. 1.3 показана структурная схема системы «человек-машина» (СЧМ). Информация о состоянии объекта управления (ОУ) выдается устройством преобразования и обработки информации (УПОИ) в виде электрических сигналов на технические средства индикации (ТСИ). Средства индикации преобразуют сигналы в видимое изображение, т.е. в наглядный образ, имитирующий состояние ОУ – динамическую информационную модель.

Информационная модель – множество сигналов, несущих оператору информацию об управляемом объекте и организованных в соответствии с определенной системой правил. Прием информации человеком осуществляется с помощью рецепторов (Р) – (рецептор от латинского принимающий).

На основе восприятия информационной модели в сознании человека создается представление о состоянии реального объекта управления – концептуальная (от англ. – представление) или психическая модель. В памяти человека хранится эталон, соответствующий требуемому состоянию объекта. В результате сравнения психической модели с эталоном человек принимает решение, которое реализует с помощью эффекторов (Э) – органов движения или речи. Воздействуя на средства ввода (СВ), он осуществляет целенаправленную деятельность в соответствии с задачами, выполняемыми всей системой.

Устройства отображения информации (УОИ) – технические средства, используемые для создания динамических информацион­ных моделей управляемых или контролируемых объектов. В зави­симости от назначения устройства отображения информации весьма разнообразны. В состав УОИ входят средства индикации (индикаторные приборы со схемой управления) и, как правило, средства ввода информации. Хотя в сложных системах обработка информации осуществляется ЭВМ, в УОИ могут входить средства преобразования, хранения и обра­ботки информации.

Индикаторный прибор (от лат. — указываю) – конструк­тивно оформленный как единое целое преобразователь входного сигнала в видимое изображение. Система отображения ин­формации (СОИ) – комплекс устройств отображения информации и алгоритмов специ­альной обработки и подготовки информации, предназначенной для решения челове­ком задач контроля и управления.

Таким образом, с помощью УОИ и СОИ осуществляется связь человека с машиной в системе. С ростом сложно­сти объектов управления, с непрерывным увеличением чис­ла параметров и их количественных характеристик (мощность, производительность, ско­рость, объем и номенклатура выпускаемой продукции и др.) повышаются требования к рациональному использованию ресурсов, обеспечивающему максимальную эффективность производства. Задача оптимального согла­сования деятельности человека-оператора и техники переросла в крупную проблему, актуальность которой возрастает

с годами, вызывая большой интерес широкого круга специалистов-системотехников, психологов и физиологов, математиков и разработчиков систем и средств отображения информации, специалистов по вы­числительной и информационной технике.

В системе человек – машина возникают три типа отношений:

ИМ – ОУ

ИМ – Человек

ИМ – Задача

отношение определяет степень соответствия модели

определяет отношение к возможности восприятия

отношение определяет, что должен решить человек

По степени сложности ИМ можно разделить на виды:

1. Наглядная ИМ – это копия или подобие изображаемого объекта. Основное достоинство такой модели – восприятие ее, как в реальной жизни. Сложно определить степень схематизации модели и выделить признаки, которые целесообразно отобразить. Примером наглядной модели могут быть: фотография, киноизображение, телевизионное изображение, локационное изображение.

2. Абстрактная ИМ – передает информацию с помощью набора знаков. Достоинство модели в том, что она позволяет отобразить недоступную для непосредственного наблюдения информацию. Для реализации такой модели необходимо определить признаки, которые необходимо передать и выбрать систему знаков, используемую для кодирования. Примерами абстрактной модели могут быть: текст, формула, знаковое табло.

3. Смешанная ИМ – объединяет достоинства и особенности наглядной и абстрактной ИМ. Примером смешанной модели могут выступать: графики, диаграммы, схемы, чертежи.

Выбор типа ИМ определяется задачей, которую необходимо реализовать.

Проблема оптимального синтеза СЧМ – комплексная, много­плановая, требующая привлечения новейших достижений, как технических наук, так и наук о человеке.



Решение этой проблемы в значительной степени зависит от успехов инженерной психологии.

Параметры ИМ.

1. Количество информации. Если возникает противоречие между количеством информации, поступающим от технической системы  и количеством информации, которое может воспринять человек, необходимо применить разделение:

Ø по времени;

Ø в пространстве (использовать несколько наблюдателей);

Ø использовать пространство параметров (ИМ может быть цветной).

2. Полнота отображения. Может возникнуть противоречие между полнотой информации и скоростью принятия решения. В этом случае необходимо проводить оптимизацию по критерию минимума принятия решения (справочные окна).

3. Развертка во времени. Любую информационную модель можно представить в виде:

Ø статической ИМ;

Ø динамической ИМ;

Ø ИМ, в которой временной масштаб выбирается возможностями наблюдателя (замедленный или ускоренный).

4. Пространственная организация. ИМ должна восприниматься как единое целое с учетом поля зрения и остроты зрения. Для выполнения этого параметра необходимо соблюдать следующие принципы:

Ø компактности или целостности восприятия;

Ø группировки – взаимодействующие элементы должны располагаться рядом;

Ø субординации – важное должно быть в центре;

Ø соответствия сенсорного и моторного восприятия.

Требования к ИМ не соответствуют требованиям, предъявляемым к СОИ.

Инженерная психология – научная дисциплина, изучающая объективные закономерности процессов информационного взаимодействия человека и техники для использования их в практике проектирования, создания и эксплуатации систем «человек-ма­шина».

Основные задачи инженерной психологии:

- анализ функций человека в СЧМ, определение его места и роли в системе, изучение структуры и классификации деятельности опе­ратора;

- изучение процессов преобразования информации человеком при ее приеме и переработке, принятии решений и выполнении управ­ляющих воздействий;

- разработка  принципов  построения  рабочих  мест  операторов;

- изучение влияния психологических факторов на эффективность, СЧМ, оптимизация информационного взаимодействия человека с техническими устройствами;

- разработка принципов и методов профессиональной подготовки операторов в СЧМ с помощью профессионального отбора, обучения, формирования коллектива и тренировки;

- разработка теории инженерно-психологического проектирования и ее использование при разработке СЧМ; исследование и определение экономической эффективности инженерно-психологических разработок.

При решении задач инженерная психология использует различные методы. Один из основных методов — наблюдение. При наблюдении путем изучения и сопоставления внешних проявлений деятельности человека, его мимики, речи и результатов труда выявляются профессионально значимые особенности различных психических процессов. Наблюдения, как правило, дополняются регистрацией изучаемых явлений фотографированием, киносъемкой, записью на магнитную ленту и т.д. С целью уточнения результатов наблюдений используются измерения временных, пространственных и других характеристик, связанных с трудовой деятельностью человека, его физиологических показателей и т.д. Большое внимание при наблюдении уделяется анализу ошибочных действий операторов, беседам с ними и анкетированию.

Другой метод инженерной психологии — эксперимент, в процессе которого изучаются психологические особенности деятельности оператора, вызванные изменением ее условий, цели или способа выполнения. При лабораторном эксперименте, являющем­ся одной из разновидностей моделирования деятельности операто­ра, создают условия, наиболее соответствующие реальным, и изучают деятельность оператора. Результаты эксперимента могут отличаться от тех, которые имеют место в реальных условиях.

При естественном эксперименте устраняются недостатки, свой­ственные лабораторному эксперименту. Испытуемый в этом случае выполняет возложенные на него функции, часто забывая или даже не зная, что он – объект исследования. Этот вид эксперимента может иметь место только при наличии реальной действующей системы и отсутствии ограничений на проведение в ней требуемых исследований. Довольно часто проведение естественного экспери­мента сочетается с математическим моделированием деятельности оператора.

В последние годы при решении практических задач и разработ­ке инженерно-психологических проблем широко используются ме­тоды моделирования, т. е. исследуются модели объектов.

Физическое моделирование состоит в исследовании деятельно­сти оператора в лабораторных условиях с помощью специальных стендов, тренажеров, макетов, имитирующих реальную систему. Смысл моделирования заключается в воспроизведении психологи­ческой структуры и особенностей реальной деятельности, а также в математическом планировании и обработке результатов исследо­ваний. При использовании

метода математического мо­делирования исследование деятельности оператора осуществляется с помощью математических моделей, для построения которых применяются методы и математический аппарат, исполь­зуемые в теориях информации, автоматического управления, мас­сового обслуживания и др. В процессе моделирования широко используют ЭВМ. С их помощью можно имитировать условия работы оператора, процессы и объекты управления, осуществлять необходимые расчеты и т. д.