В системах на основе ЭВМ значительное место занимают спе­цифические вопросы согласования работы человека – операто­ра – и технологической части системы – машины. Как само­стоятельная проблема «человек – машина» возникла в явном виде совсем недавно. Обусловлено ее возникновение целым рядом факторов научно-технического прогресса:

· человека-оператора нельзя исключить ни из одной системы, сколь бы автоматизированной она ни была, остается хотя бы один человек;

· системный подход к изучению трудовой деятельности привел к выделению пограничной среды контакта «человек – машина» или системы «человек – машина» (СЧМ) в качестве самостоя­тельного поля научной деятельности, к появлению науки эр­гономики, объектом которой стала система «человек – маши­на-среда»;

· бурное развитие ЭВМ и информатизация общества ставят со­вершенно новые задачи перед разработчиками систем, бази­рующихся на ЭВМ;

· одной из коренных проблем человеко-машинных систем является повышение их надежности;

· значительно расширяется круг операторских профессий, в которых ту или иную роль играют комплексы на основе ЭВМ;

· происходит общее углубление представлений о взаимодействии человека и машины в процессе трудовой деятельности;

· информация, лежащая на стыке наук (или сфер), характеризуется неопределенностью;

· машины могут предъявлять к человеку «нечеловеческие» тре­бования. В результате стали раздаваться голоса, что «челове­ческий фактор» становится тормозом процесса. Однако авто­маты, как, оказалось, могут не все, а человек кое в чем превосходит машины: он хорошо учитывает случайный характер явлений, может предсказать их развитие и др.;

· вопросам создания вычислительной техники (вообще – ма­шин) уделяется много внимания проектировщиками, вопро­сами же организации контакта «человек – машина» занимают­ся гораздо меньше;

· возрастает цена ошибки оператора при очевидной невоз­можности все автоматизировать как по требованиям обеспе­чения надежности, так и из-за необходимости обеспечить ра­зумную стоимость.

Эти и другие аналогичные соображения привели (около 30 лет назад) к появлению цикла научных дисциплин, предметом которых являются те или иные аспекты взаимодействия человека и машины, как в общей постановке, так и применительно к при­

ложениям в конкретных областях. К числу этих дисциплин отно­сятся инженерная психология, эрго­номика, техническая эстетика, системы отображения информа­ции и др.

В настоящем пособии основное внимание уделено вопросам, ка­сающимся контакта «человек – ЭВМ». Здесь можно выделить сле­дующие проблемы:

· эргономическое проектирование систем, т.е. проектирование систем на основе ЭВМ с учетом «человеческого фактора»;

· инженерно-психологические исследования работы на ЭВМ как специфической трудовой деятельности;

· определение рационального разделения функций между че­ловеком-оператором и программно-технической средой СЧМ.

Эргономическое проектирование. По существу проблемы проектирования необходимо согласовать с «человеческим фактором» все вопро­сы ввода-вывода (темп, формы представления и т. д.) и отобра­жения информации; клавиатуру и другие органы управления; средства коммуникации; конструктивное исполнение устройств. В этих системах важную роль играют вопросы технической эсте­тики, целесообразного формирования предметно-пространствен­ной среды (формы и контуры устройств, компоновка основных блоков, специальная мебель для оснащения рабочего места опе­ратора, формирование окружающего его пространства). Специфические системы должны создаваться для операторов, работа­ющих в экстремальных условиях. Широко разрабатываются в СЧМ специальные системы отображения информации – индика­торные и информационные панели, экраны, проекторы, пульты и т.д. с использованием различных технических средств.

Для пользователей универсальных ЭВМ круг этих вопросов су­жается, естественно, до вопросов формирования пользовательско­го интерфейса, экранных форм и т.д. Однако и эти вопросы являют­ся важными, если оператору в этой среде приходится работать дли­тельное время и принимать важные решения. В задачах использова­ния таких мощных средств, какими являются ЭВМ, необходимо тщательно учитывать все нюансы, в том числе и то, что в системе «человек – ЭВМ» функционирует человек как элемент.

Инженерно-психологический аспект. В инженерной психоло­гии речь идет, прежде всего, об исследовании свойств человека-оператора в той или иной среде трудовой деятельности. В этот аспект входит или тесно к нему примыкает исследование даже физиологических процессов, обусловленных именно контактом человека с машиной в СЧМ (утомляемость, производительность и т.д.), для чего широко исследуется зрительный анализатор в са­мых различных аспектах: биомеханическом, нейрофизиологиче­ском, кибернетическом и т.д.

Заметно расширились биомеханические и физиологические ис­следования нервно-мышечного аппарата в различных условиях как интеллектуальной, так и физической операторской деятельности. В этом круге вопросов решаются проблемы совершенствования раз­мещения органов управления и систем отображения информации, оцениваются затраты нервно-мышечной энергии, напряженность рабочих поз и утомляемость оператора, сопоставляются различные компоновки оборудования рабочего места и т.д.

Исследование человека-оператора как элемента СЧМ, в кон­це концов, позволяет определить его различные характеристики: статические, динамические, информационные, логические, энер­гетические и т.д. На основе полученных при этом данных в ряде случаев составляется математическая модель оператора. Вари­анты моделей могут быть самыми разными. Так, иногда опера­тор отображается передаточной функцией W0(s), т.е. эквивалентной линейной динамической системой, отражающей его специ­фические свойства: способности к прогнозированию, инерцион­ность, запаздывание в обработке информации; например, пере­даточной функцией вида:

,

где τ – время «чистого» запаздывания; a_k, b_i –коэффициенты.

Эта модель используется при работе оператора в динамичес­ких системах управления процессами. В ряде ситуаций оператор описывается логической моделью, тем или иным автоматом, ал­горитмом и т.п. Такие подходы приняты при описании операто­ра, участвующего в процессах ОИ и принятия решения.

Математическая модель оператора включается в модель СЧМ при исследовании системы в целом с учетом «человеческого» фактора. Такие «модельные» исследования позволяют значитель­но сократить натурную отработку систем, включающих опера­тора, и найти основные проектные решения по параметрам ЭВМ и оператора, т.е. предъявить требования к его состоянию здоро­вья, физиологическим параметрам, квалификации, характеру образования и подготовке.

Разделение функций в системе «человек – машина». Проблема разделения функций в системе «человек-ЭВМ» между операто­ром («человеком») и ЭВМ («машиной») должна специально изу­чаться и конкретно разрешаться. При расширении в СЧМ круга функций ее программно-аппаратного комплекса потребуются изучение и моделирование всех процессов, происходящих в сис­теме. Алгоритмизация и программирование моделей потребуют дополнительных затрат на проектирование системы. Для реали­зации потребуется более мощная ЭВМ. Таким образом, произой­дет удорожание СЧМ в целом, что нежелательно.

При расширении круга функций оператора возрастают тре­бования к его квалификации, обученности, состоянию в процес­се деятельности. В ряде случаев могут происходить сбои (срывы) в деятельности оператора по той или иной причине, в частности в экстремальных ситуациях: увеличение темпов представления информации оператору или ее объема выше допустимого преде­ла приведет, в конце концов, к ошибочным реакциям (действи­ям, решениям), т.е. к ошибкам оператора. В результате в СЧМ может произойти авария или даже катастрофа.

Таким образом, задача разделения функций между операто­ром и ЭВМ, как правило, – задача оптимизационная, решение которой отыскивается как компромисс. В качестве критерия оп­тимальности может рассматриваться, в частности, надежность выполнения системой ее функций в форме, наиболее подходящей к случаю характеристики. Как у оператора, так и у программно-аппаратного комплекса (ПАК) с расши­рением круга функций снижается надежность.

При рассмотрении в целом СЧМ как системы с обратными связями необходимо учитывать, что совместно человек-оператор и ЭВМ реализуют в системе некоторый заданный набор функ­ций, которые в процессе работы или при проектировании могут перераспределяться. При расчете надежности будет справедлива последовательная схема, в которой с ростом числа функций и снижением надежности одного элемента уменьшается число функций другого элемента и повышается его надежность, поэто­му можно представить некоторое оптимальное по надежности распределение функций.

Аналогичные задачи приходится решать, например, при об­служивании ИС, пусконаладочных работах, тестировании или регламентных работах. Можно тестировать ЭВМ как автомати­чески, так и «вручную», т.е. с пульта. Однако это давно не прак­тикуется. Создаются специальные тестирующие программы. Их включают в состав автоматизированного рабочего места оператора в среде ЭВМ, с помощью которого и осуществляется тестирование на заданную глубину. Более того, все больше функций контроля состояния ЭВМ авто­матически реализуется аппаратно, т.е. с использованием специ­альных встроенных избыточных элементов, реализующих авто­матический контроль.

Определение уровня избыточности в технических средствах, разделение функций между программной и аппаратной средой и, наконец, разделение функций между оператором, и ПАК – эти вопросы решаются при проектировании и при организации экс­плуатации системы.