Основы проектирования СЧМ

Проектирование систем "человек - машина" занимает видное место в работах по инженерной психологии (см. Основы инженерной психологии, 1986. С. 196-275; Зинченко, Мунипов, 1979. С. 210-292 и др.). Само проектирование СЧМ традиционно анализируется по основным блокам: средства отображения информации (сокращенно - СОИ), органы управления или средства ввода информации (сокращенно - СВИ), рабочее место оператора. Рассмотрим каждый из этих блоков подробнее.

1. Средства отображения информации (СОИ). Сами СОИ различаются по следующим критериям:
• по способу использования СОИ: контрольные, быстрые ("да-нет"); качественные (насколько возрастает или падает параметр); количественное чтение информации (численные значения в аналоговой или цифровой форме) - это для больших СОИ;
• по форме сигнала: цифровые, буквенные, фигурные;
• по степени детализации: интегральные или детальные.

Выделяются основные подходы в совершенствовании СОИ:

• структурно-психологический (в основе - статистика, позволяющая выбирать наиболее оптимальные стратегии, совершать предпочтительные выборы при построении информационных образов объекта);
• системно-лингвистический (построение оптимальных языков, диалоговых систем);
• графоаналитический (табличное программирование, экспертная оценка, теория графов - строится "картинка" распределения потоков информации).

Перспективные подходы в совершенствовании СОИ:

• разработка многоканальных (многофункциональных) индикаторов;
• разработка полисенсорных (полимодальных) СОИ, т.е. воздействующих на различные органы чувств;
• объемное отображение информации ("плюс" - со стереоскопическим эффектом);
• разработка индикаторов с возможностью предсказания дальнейшего развития процесса - выход на совместное принятия решения человеком и машиной.
1. Органы управления или средства ввода информации - СВИ.
   В основу типологии СВИ также могут быть положены разные критерии:
• по характеру движений человека различают: простые, повторяющиеся, высокоточные;
• по назначению выделяют: оперативные, периодические, эпизодические;
• по конструктивному исполнению: кнопки, тумблеры, педали.

На основании специальных замеров и испытаний выделяются требования к отдельным типам органов управления, к совместному расположению индикаторов и органов управления, к системам ввода информации (к клавиатурам). Например, выделяются следующие принципы совместного расположения индикаторов и органов управления:

• функциональное соответствие (каждой подсистеме СЧМ - свой блок-панель на общем пульте управления);
• объединение (использование однотипных элементов контроля и управления - оптимизация количества информации);
• совмещение стимула и реакции, что обеспечивает последовательность действий, соответствие общему алгоритму управления - пример про компьютер (ноутбук и обычный);
• важность и частота использования (наиболее важные органы управления - в наиболее удобном месте).

Также на основании специальных замеров и испытаний выделяются общие требования к системам ввода информации - СВИ (к клавиатурам):

• клавиши должны соответствовать характеру решаемых задач и соответствовать психофизиологическим характеристикам человека-оператора;
• расположение клавиш - оптимальное (минимум рабочих движений оператора);
• компактность клавиатуры и ее умещаемость в зоне моторного контроля (даже в условиях постоянного усложнения СЧМ и увеличения алфавита вводимых символов). Выделяются также основные правила экономии рабочих движений, которые важно учитывать при проектировании разнообразных органов управления (см. Зинченко, Мунипов, 1979. С. 292):
• при движении двумя руками - одновременность, симметричность и противоположность по своей направленности (все это обеспечивает равновесие тела);
• простота движений, их плавность и закругленность; необходима минимизация самого количества движений;
• траектория - в пределах рабочей зоны оператора;
• движения должны соответствовать анатомии руки и находиться в зоне зрительного контроля;
• рабочие движения должны быть ритмичными;
• привычность движения для работника (следует учитывать ранее сформированные двигательные навыки);
• при возникновении малых сопротивлений - должны включаться малые группы мышц, при больших сопротивлениях - большие группы (т.к. требуются большие усилия);
• необходимо по возможности использовать кинетическую (двигательную, инерционную) энергию самого объекта работы.

Выявлена более оптимальная организация при выполнении различных рабочих движений. В частности, там, где больше требуются быстрые движения, рекомендуется учитывать следующие особенности

• где требуется быстрая реакция, более предпочтительны движения к себе;
• в горизонтальной плоскости скорость рук быстрее, чем в вертикальной;
• наибольшая скорость руки - сверху вниз, наименьшая - от себя снизу вверх;
• скорость больше слева - направо (для правой руки и для правшей);
• вращательные движения быстрее, чем поступательные;
• плавные криволинейные движения рук быстрее, чем прямолинейные с внезапным изменением направления (чем резкие и угловатые);

Там, где требуются более точные движения, рекомендуется учитывать, что:

• более точные - в положении сидя (чем стоя);
• при движении в вертикальной плоскости ошибок меньше, чем в горизонтальной.
1. Рабочее место оператора является третьим блоком, анализ которого важен при проектировании и оптимизации систем "человек - машина".
   Основные условия проектирования рабочего места оператора:
• достаточное рабочее пространство для оператора;
• достаточные физические, зрительные и слуховые связи между работниками;
• оптимальное размещение рабочих мест в помещении, а также безопасные и удобные проходы;
• необходимое естественное и искусственное освещение;
• допустимый уровень акустического шума и вибрации;
• необходимые средства защиты от опасных и вредных производственных факторов (физических, химических, биологических и психофизиологических).

Оптимизация рабочего места оператора предполагает:

• выбор целесообразного рабочего положения (сидя, стоя);
• рациональное размещение индикаторов и органов управления;
• обеспечение оптимального обзора элементов рабочего места;
• соответствие рабочего места различным характеристикам работника;
• соответствие информационных потоков возможностям человека по их приему и переработке;
• обеспечение условий для кратковременного отдыха в процессе работы.

Выделяются также оптимальные рабочие позы оператора:

• положение "стоя" более естественно для человека (но при длительной работе стоя человек утомляется быстрее), поэтому необходимо предусмотреть возможность изменения рабочей позы;
• нормальная поза в положении "стоя", когда не требуется наклоняться вперед более, чем на 15^о;
• наклоны назад и в сторону (при работе стоя) нежелательны;
• положение "сидя" имеет много преимуществ (разгружаются многие системы органов), но длительное сидение тоже нежелательно, из-за нагрузки на таз, и поэтому также лучше предусмотреть смену поз.

В качестве примера можно привести основные требования к рабочему сиденью оператора:

• сиденье оператора должно обеспечивать позу, способствующую уменьшению статичной работы мышц;
• сиденье должно обеспечивать возможность для изменения рабочей позы;
• оно не должно затруднять деятельность различных систем организма (дыхательной системы, сердечно-сосудистой, пищеварительной) и не вызывать болезненных ощущений;
• глубина сиденья не должна быть чрезмерно большой;
• должно быть обеспечено свободное перемещение сиденья относительно рабочих поверхностей (в том числе желательно обеспечить вращение сиденья);
• важно предусмотреть возможность регулирования высоты, угла наклона спинки, высоты спинки;
• важно учесть требования безопасности (общие и частные, в зависимости от конкретного места работы оператора);
• желательно использовать на сидениях полумягкую обивку, но не скользкую, неэлектризирующуюся, воздухопроницаемую, влагоотталкивающую (кроме случаев с особыми условиями производства, где сиденья могут быть только деревянными) и т.п.

Можно выделить общую схему инженерно-психологического проектирования:
1. Анализ характеристик объекта управления: анализ статистических характеристик; анализ динамических характеристик; определение целей и задач системы.
2. Распределений функций между человеком и техникой: анализ возможностей человека и техники; определение критерия эффективности системы; определение ограничивающих условий; оптимизация критерия эффективности.
3. Распределение функций между операторами: выбор структуры группы; определение числа рабочих мест; определение задач на каждом рабочем месте; организация связи между операторами.
4. Проектирование деятельности конкретного оператора: определение структуры и алгоритма деятельности; определение требований к характеристикам человека (ПВК); определение требований к обученности; определение допустимых норм деятельности.
5. Проектирование технических средств деятельности операторов: синтез информационных моделей; конструирование органов управления; общая компоновка рабочего места.
6. Оценка системы "человек - машина": оценка рабочего места и условий деятельности; оценка характеристик деятельности оператора; оценка эффективности системы в целом.
Различными авторами предлагаются и иные варианты оптимизации систем "человек - машина". Например, Д. Босман разрабатывает системный подход к проектированию социотехнических систем. Д. Босман пишет: "Социо-технические системы представляют собой некоторую совокупность технических средств, процедур и правил, выполняющих заданную работу под управлением и контролем человека" (Там же. С. 39).

• Само системное проектирование предполагает (по сравнению с более простым проектированием), что:
• разработка простых систем ("технология операциональной разработки") осуществляется через постепенное увеличение функций и проверки эффективности на основе опыта;
• для более сложных систем более адекватным является подход под названием "компьютерная метафора". В основе - разделение целого на части, которые еще способны воспринимать управляющие воздействия оператора (т.е. основная функция разбивается на подфункции) - все это еще на этапе анализа (выделения подфункций). На этапе синтеза (собственно проектирования) - акцент на внедрение, где необходим постоянный контроль за эффективностью нововведений - частые повторы, пробы ("повторение - основа проектирования");
• основные этапы процесса разработки и проектирования сложных систем: исследование; анализ и планирование; техническое проектирование; испытания; введение в эксплуатацию.

• Важным для проектирования различных социотехнических систем является учет индивидуальных характеристик оператора. Традиционно многие авторы используют схему составления индивидуальных характеристик оператора, предложенную Хопкиным. Для оценки особенностей оператора в данной схеме выделяются 15 групп характеристик:
• Биографические данные: возраст, пол, национальность, опыт работы, выполняемая ранее работа.
• Физические и физиологические характеристики: здоровье, физическая сила, выносливость, стрессоустойчивость.
• Требования к сенсорным системам (включая "интермодальное взаимодействие").
• Требования к когнитивным процессам: скорость, точность, способность к опознаванию в различных сенсорных модальностях.
• Требования к обработке информации.
• Требования к психомоторике: мышечная координация, ловкость, манипулятивные способности, реакция на стимул.
• Требования к семантическим системам: умение говорить и понимать речь, беглость речи, ясность выражения мысли.
• Знания и умения: фундаментальные знания, практические знания, обучаемость, способность применять знания, мастерство в работе, практические суждения.
• Требования к образованию: базовое и квалификационное образование, дополнительная квалификация, последнее достижение, посещение курсов переподготовки, планы на будущее в области образования.
• Требования к познавательным и мыслительным процессам: общая культура; вербальные, числовые, пространственные, механические способности и склонности; умение учиться на ошибках, способность не обращать внимания на обиды.
• Требования к качеству исполнения: скорость и точность ассоциаций; перцептивные, интеллектуальные, психомоторные функции; целеполагание.
• Индивидуальные требования: основные черты личности, специфические черты личности, индивидуальный профиль, внешний вид и привычки.
• Социальные требования: способность работать в команде, такт, готовность к лидерству, мораль, отношение к руководству и подчиненным.
• Мотивация и интересы: поведение, потребность в сложных задачах, готовность прилагать дополнительные усилия в работе.
• Эмоциональные требования: эмоциональная стабильность, настойчивость, устойчивость к смене условий труда, реакция на стресс и скуку.

• Чем принципиально отличается эргономическое (инженерно-психологическое) проектирование от любого другого вида проектирования, например, от инженерного проектирования? - Е.Б. Моргунов выделяет два таких основных отличия:
• при эргономическом проектировании "производится тщательный анализ не только прототипного устройства или программного комплекса, но и прототипной деятельности пользователя";
• перед тем, как писать программу, имеет смысл сопоставить режимы, в которых выполняет работу специалист, и их усовершенствование в ходе исторического развития профессии.

Все это предполагает постоянное совершенствование проектируемых комплексов в сотрудничестве психолога-эргономиста с пользователем - по принципу: "чем раньше будет исправлена ошибка, тем качественнее станет конечный продукт).

Дата добавления: 2014-12-16