Часть 4. Системы человек-машина 7 страница

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.

Увеличение сложности и скорости течения производственных процессов выдвигает повышенные требования к точности действий операторов, быстроте принятия решений и 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.

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. Деятельность оператора протекает зачастую не в обществе других людей, а в окружении приборов и индикаторов. И если эти устройства спроектированы без учета психофизиологических особенностей оператора либо выдают ему ложную и искаженную информацию, то возникает ситуация, которую образно называют конфликтом человека с приборами.

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. 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 изучения, 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.

При изучении операторской деятельности особое внимание уделяется выявлению и классификации факторов, влияющих на ее эффективность.

Одна из возможных классификаций факторов приведена на рис. 7.3. 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 (медицинские показатели, психофизиологические свойства, морально-психологические качества) и уровень подготовленности к данному виду деятельности. Особенности влияния субъективных факторов должны учитываться при организации трудовой деятельности операторов.

Объективные факторы, в свою очередь, делятся на две основные группы: аппаратурные (определяемые особенностями функционирования техники) и средовые (зависящие от особенностей той среды, в которой приходится работать оператору). Аппаратурные факторы занимают особое место в предлагаемой классификации, поскольку при правильном их учете уже на стадии проектирования системы «человек – машина» могут быть обеспечены условия достижения заданной эффективности деятельности оператора. Для этого, например, рабочее место оператора должно быть организовано с учетом его анатомических, физиологических и психологических возможностей; поток поступающей информации должен соответствовать способности человека по ее приему и переработке; при необходимости повышения надежности работы оператора должно быть предусмотрено наличие средств контроля за его состоянием, результатами деятельности и т. д.

К числу средовых факторов относятся условия внешней среды (обитаемости), объективные условия обстановки и организация деятельности оператора. Учет факторов обитаемости, нейтрализации их возможного вредного воздействия должны начинаться уже при проектировании системы «человек – машина» и продолжаться в ходе ее эксплуатации. При невозможности обеспечения нормальных для жизнедеятельности оператора условий 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, возможности взаимозаменяемости операторов и т. д., выделены в отдельную группу, потому что их наиболее полный и всесторонний учет чаще всего осуществляется в процессе эксплуатации СЧМ. При рациональной организации деятельности, операторов факторы этой группы не должны являться причиной, снижающей эффективность функционирования систем.

Объективные условия обстановки, наоборот, не всегда зависят 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. Влияние этих факторов может 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 как на стадии проектирования, так и эксплуатации систем «человек – машина» предусмотреть систему мероприятий по оптимизации операторской деятельности.

Виды деятельности оператора

Несмотря на то что деятельность оператора в любой системе «человек – машина» имеет ряд общих свойств, существуют и различные ее разновидности, каждая из которых имеет свои специфические черты. Специфика деятельности оператора зависит от назначения СЧМ, характера их использования, степени участия и количества операторов в системе. Поэтому, прежде чем приступить к классификации видов операторской деятельности, представляется целесообразным привести классификацию систем «человек – машина».

Классификация СЧМ проводится по нескольким признакам. В зависимости от характера протекания процесса управления системы «человек – машина» подразделяются на детерминированные, недетерминированные и игровые. Детерминированные системы функционируют по заранее заданному алгоритму, деятельность оператора здесь подчинена жестким предписаниям. Иными словами, оператор заранее знает, какие сигналы и в какой последовательности могут появиться на информационной модели, а также знает, какие конкретные действия нужно выполнить в ответ на появление того или иного сигнала. Деятельность оператора протекает в соответствии с жестким технологическим графиком. В таких системах он выполняет, как правило, роль исполнителя или наблюдателя. Часто деятельность оператора в детерминированных системах характеризуется монотонностью.

В недетерминированных системах деятельность оператора также протекает по заранее известным правилам, однако моменты появления сигналов, сами сигналы и их последовательность заранее не известны. В то же время известен характер управляющих действий оператора при поступлении того или иного сигнала.

Деятельность человека в недетерминированных системах более сложна, поскольку сигналы поступают в случайном порядке и не создается условий для выработки динамического стереотипа, т. е. привычной последовательности действий. Человек в ожидании сигнала должен сохранять состояние оперативного покоя, т. е. быть постоянно готовым к срочному действию.

В игровых системах заранее не известны все возможные ситуации, которые могут возникать в процессе управления, либо число таких ситуаций настолько велико, что их заранее невозможно предусмотреть. При появлении той или иной ситуации оператор
должен каждый раз отыскивать новый вариант решения. Деятельность оператора в таких системах носит эвристический характер. Это предъявляет особенно высокие требования к интеллектуальным и эмоционально-волевым качествам человека, к его памяти, мышлению, вниманию.

По степени непрерывности участия человека в процессе управления рассмотрим системы трех типов (рис. 7.4). В системах первого типа технологический процесс протекает непрерывно. При нормальном течении процесса оператор только наблюдает за ходом его протекания и не производит активных управляющих воздействий. В случае же отклонения процесса от нормы оператор активно вмешивается в него и в течение определенного промежутка времени должен восстановить нормальное течение процесса (рис. 7.4, а). Такие системы соответствуют высокой степени автоматизации производственных процессов и широко применяются в энергетике, в химической, металлургической промышленности и т. д. Системы такого типа предъявляют высокие требования к готовности оператора к экстренным действиям (бдительности).

Во втором случае процесс управления также носит непрерывный характер, однако деятельность оператора заключается в периодическом решении ряда задач, непрерывно следующих друг за другом (рис. 7.4, б). В промежутках между решениями задач у оператора наступает так называемая оперативная пауза. Такого типа системами являются различного рода системы передачи данных, системы автоматизированной связи, радиолокационные, транспортные системы и т. п.

Для систем третьего типа характерна ярко выраженная дискретность решения отдельных задач. В перерывах между ними оператор находится в состоянии ожидания и подготовки к решению очередной задачи. Примерами таких систем являются системы специального назначения, некоторые системы связи и т. п. В отличие от предыдущего случая в СЧМ дискретного типа работа оператора совпадает по времени с работой технических устройств (рис. 7.4, в).

В зависимости от количества уровней управления целесообразно различать СЧМ первого, второго и т. д. порядка. Структура СЧМ первого порядка включает одного оператора или группу операторов, выполняющих одну функцию, и одно или несколько технических звеньев, СЧМ второго порядка состоит из двух уровней управления. Примером такой системы является управление самолетом в зоне аэропорта. Здесь первый уровень (летчик) осуществляет управление самолетом, а второй уровень (диспетчер аэропорта) руководит действиями всех летчиков, самолеты которых находятся в зоне аэропорта. В системах второго и более высоких порядков особенно остро встает проблема организации групповой деятельности.

Характер деятельности оператора определяется типом СЧМ и способом переработки информации. Способ переработки информации может быть дедуктивным, абдуктивным или индуктивным.

Дедуктивный способ определяется формулой у = F(х), где х – входной сигнал, у – выходной сигнал, F – логическое правило преобразования входного сигнала в выходной. Переработка информации заключается в образовании выходного сигнала по известному входному сигналу и правилам его преобразования.

Абдуктивный способ выражается формулой х = F^-1(у). Абдукция имеет место в случае, когда по заданному следствию у и известному решающему правилу необходимо найти причину, входное воздействие. Этот способ переработки информации характерен для операторов радиолокационных станций. По заложенному в опыте оператора руководящему правилу высвечивающая на экране точка (у) опознается либо как сигнал (х), либо как помеха (х’).

Индуктивный способ имеет место в том случае, когда для ряда событий х, у нужно найти руководящие правила, определяющие эти события. Такой способ переработки информации является эвристическим, примером его может служить деятельность диспетчера крупного аэропорта.

В зависимости от преобладания того или иного психического процесса можно выделить следующие виды деятельности: сенсорно-перцептивную, моторную и интеллектуальную.

В сенсорно-перцептивной деятельности «центр тяжести» приходится на получение информации и ее первичную оценку. Основная задача решается в сфере восприятия, логическая обработка информации и принятие решения протекают как бы внутри восприятия, а исполнительские действия предельно упрощены. Такая деятельность характерна для операторов-наблюдателей.

Для моторной деятельности характерным является большой удельный вес исполнительских действий, в то время как восприятие информации и принятие решения подчинены этой главной задаче. Примером такой деятельности может служить деятельность телеграфистов, операторов ввода информации в ЭВМ и т. д.

Деятельность интеллектуального типа характеризуется тем, что на передний план в ней выступают функции принятия решения, логической обработки информации, производства вычислений. Такая деятельность характерна для операторов-вычислителей, диспетчеров и, наконец, в зависимости от соотношения по времени между получением информации и выполнением соответствующего управляющего действия, можно различать деятельность оператора с немедленным обслуживанием и деятельность с отставленным обслуживанием (рис. 7.5).

В первом случае имеет место предъявление небольшого числа сравнительно простых сигналов, что обеспечивает симультанное (одномоментное) восприятие информации и немедленное исполнительское действие. 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 предъявляемая информация имеет сложный характер. Процесс ее восприятия и оценки превращается в действие, развернутое во времени и осуществляемое по определенным, заранее заданным (при алгоритмизированной деятельности) или вырабатываемым (при эвристической деятельности) в процессе работы правилом. Такой достаточно сложный и развернутый процесс приема информации называется информационным поиском. В этом случае обработка информации начинается с некоторой задержкой. Такой тип деятельности оператора называется деятельностью с отставленным обслуживанием.

Таким образом, классификация деятельности оператора должна строиться с учетом системы оснований.

Напряженность работы оператора

Специфической характеристикой оператора, не имеющей своего аналога для машинных звеньев, является напряженность его деятельности. Функциональное напряжение оператора при выполнении производственной задачи может быть отнесено к двум сторонам– энергетической и информационной. Обе они имеют место при всех видах трудовой деятельности, но в зависимости от того, какая сторона преобладает, труд относят к физическому или умственному. Функциональное напряжение организма при физической работе называют тяжестью труда, при умственной – напряженностью труда. Синонимами этих понятий являются физическая тяжесть и нервная напряженность. Операторская деятельность оценивается, как правило, напряженностью труда.

Напряженность в работе оператора, в свою очередь, может быть двух видов – эмоциональной и операционной. Операционная напряженность возникает вследствие сложности выполняемой работы, эмоциональная – в результате действия отрицательных эмоциогенных раздражителей.

Оценка напряженности в работе оператора может производиться с использованием предельно допустимых норм деятельности, под которыми понимаются максимальные значения некоторых параметров. Выход за пределы норм может привести к нежелательным последствиям в работе или состоянии оператора. Предельно допустимые нормы могут быть введены по отношению к следующим показателям:

физиологическим параметрам работающего человека;

параметрам информационной нагрузки оператора.

Оценка напряженности, основанная на измерении динамики изменения физиологических показателей, весьма широко применяется на практике. Пример их номинальных и допустимых значений дается в табл. 7.1.

Эта таблица – лишь пример. В действительности при оценке показателей нужно учитывать индивидуальные особенности людей и их состояние в момент измерения.

Однако, несмотря на широкое применение физиологических показателей для оценки состояния оператора, только по их изменению не всегда можно судить о степени тяжести и напряженности трудовой деятельности. Как физиологический критерий напряжение той или иной системы организма само по себе еще не может дать исчерпывающей информации о функциональном состоянии оператора в процессе работы.

Поэтому весьма плодотворными в этом плане могут оказаться попытки измерения не самой напряженности работы, а внешних факторов условий труда, т. е. измерения степени операционной напряженности. Именно эти факторы при их определенном значении являются причиной тех функциональных изменений в организме, которые характеризуют тяжесть труда. Отсюда возникает стремление дать количественную оценку этим факторам, не исследуя самих реакций организма на их воздействие. Согласно такому подходу, о напряженности работы оператора в СЧМ судят по величине отклонений условий труда от нормальных. Достоинством этого подхода является и тот факт, что с его помощью можно оценить степень напряженности работы оператора уже на стадии проектирования Наибольшее влияние на результаты деятельности оператора оказывает характер поступающего к нему информационного потока. Поэтому большой интерес представляет использование для определения напряженности оператора предельно допустимых норм, характеризующих значения информационной нагрузки оператора. К ним относятся: коэффициент загруженности, период занятости, длина очереди, время пребывания информации на обработке, скорость поступления информации.

Коэффициент загруженности представляет величину

где – общее время, в течение которого оператор не занят обработкой поступающей информации; – общая продолжительность дежурства.

Из физиологии труда известно, что при операторской деятельности около 25% рабочего времени должно быть предоставлено человеку для отдыха. Следовательно, η≤0,75.

Однако для операторской деятельности должна быть обеспечена не только допустимая загруженность, но и определенное чередование, периодов работы и отдыха (оперативного покоя). Для учета этого положения вводится понятие периода занятости Т_зан, под которым понимается время непрерывной (без пауз) работы. Для деятельности оператора рекомендуется, чтобы это время не превышало 15 мин.

Появление напряженности может быть вызвано и наличием очереди в обработке информации. Такое положение имеет место тогда, когда новая информация поступает до окончания обработки ранее поступившей информации. Причем на появление напряженности оказывает влияние как частота появления, так и длина очереди.

Частота появления очереди оценивается показателем

P-Tf,' (7.16)

где N04 – число сигналов, обработанных в условиях очереди; N – общее число поступивших сигналов.

По своей сущности коэффициент очереди представляет собой
вероятность обработки информации в условиях очереди. Экспери
ментальные исследования показывают, что его величина не должна
превышать 0,4 [см. 109]. <.

На деятельность оператора влияет и длина очереди. Если ее значение К превышает объем оперативной памяти, то возможны случаи пропуска сигналов оператором, возникновения ошибок, что способствует появлению операционной напряженности. Ее среднее значение должно быть несколько меньше и не превышать трех сигналов одновременно.

Время пребывания информации на обработке не должно превышать допустимого значения, определяемого формулой (7.4). В соответствии с выражением (7.2)

^пр = топТ^ож «^ Тпр_ Д0П- (/.1/)

Из этого условия следует

«^ож ~ ^пр ^оп ^ ТПр_ доп Топ. (/.10)

На деятельность оператора большое влияние оказывает скорость поступления информации.' Эта скорость не должна превышать пропускной способности оператора. Пропускная способность оператора существенно зависит от организации его работы. Обычно пропускная способность не превышает 30 дв. ед./сек. Реально же она лежит в пределах 1 -г- 5 дв. ед./сек.

На основании сказанного предельно допустимые нормы деятельности определяются следующими значениями:

Идол = «>' «i Рдоп==^>^:> ~ож. доп ~ Ъпр. доп Т ~оп>

. Тзан = 15 мин; Яд0П = 3; V = 1 -f- 5 дв. ед./сек.

Фактические характеристики деятельности оператора не должны превышать соответствующих предельно допустимых норм. Превышение их свидетельствует о появлении напряженности в работе оператора.

Функциональное состояние оператора

Эмоциональное состояние оператора

Условия, в которых приходится работать оператору, весьма разнообразны. С развитием техники число возможных вариантов сочетания самых разнообразных компонентов окружающей среды (температурных, оптических, акустических и т. д.) непрерывно возрастает. Иногда приходится работать при повышенном и при пониженном атмосферном давлении, при высоких и низких температурах, в условиях кислородного голодания, в условиях длительной изоляции от привычной социальной среды и т. д.

Круг задач, выполняемых оператором, также весьма многообразен. Решение некоторых из них предполагает переработку огромных потоков информации в течение ограниченного времени; другие, напротив, связаны с необходимостью вести непрерывное монотонное наблюдение и долгое время не получать никакой информации. Естественно, характер решаемых задач определяет динамику психических состояний человека.

Весь комплекс условий окружающей среды и задач, с одной стороны, определяет психофизиологическую структуру деятельности оператора, а с другой – оказывает на компоненты этой деятельности (скорость переработки и передачи информации, оценка, раскрытие смысла и значимости воспринимаемой информации, принятие решений по выбору оптимальных или рациональных управляющих действий, точность реализации принятых решений и т. д. заметное воздействие, вызывая в некоторых случаях отвлечение внимания, утомляемость,сонливость и т. д., что в конечном итоге может отрицательно сказаться на производственной деятельности.

функциональное состояние оператора зависит от особенностей оператора, которые определяются совокупностью ряда специфических качеств в структуре личности:

особенностями темперамента, в которых проявляются сила, подвижность и уравновешенность нервных процессов;

интересом к операторской деятельности, стремлением совершенствовать свое мастерство;

настойчивостью, решительностью, смелостью в сочетании с инициативностью, сообразительностью и самокритичностью;

способностью к кратковременному большому напряжению при возникновении стрессовых ситуаций;

эмоциональной устойчивостью, особенно эмоционально-моторной и эмоционально-сенсорной устойчивостью;

широтой распределения, быстротой переключения и устойчивостью внимания;

скоростью и точностью сложных видов двигательных реакций, хорошей координацией движений, легкостью образования и переделки двигательных стереотипов.

Под эмоциональным возбуждением понимают состояние, характеризующееся активацией различных функций организма, повышением готовности к различным неожиданным действиям в ответ на эмоциогенные факторы, но преимущественно вне связи с какими-либо целенаправленными волевыми актами.

Под эмоциональным напряжением понимают состояние, характеризуемое активацией различных функций, организма в связи с конкретными волевыми актами, с выполнением активной целенаправленной деятельности или подготовкой к ней, а также с ожиданием какой-либо опасности.

Стресс (повышенная напряженность) – эмоциональное состояние, характеризующееся временным понижением устойчивости различных психических функций (памяти, внимания и др.), координации движений и работоспособности. Стресс является весьма неблагоприятным состоянием, особенно для оператора.

В эмоциональном напряжении исключительное значение принадлежит его психическим компонентам. Это, в частности, подтверждается тем обстоятельством, что напряжение возникает у человека при попадании в трудные, экстремальные, условия, возникающие при умственной и эмоциональной перегрузке, при смене стереотипа действий, условий работы, среды обитания, в случае появления реальной или мнимой угрозы для здоровья или жизни и зависит от особенностей личности человека, его моральных, интеллектуальных и характерологических качеств.

Любое психическое состояние связано с изменением всего организма и может быть описано системой взаимосвязанных параметров, важнейшими среди них являются:

поведенческие (поза, мимика и пантомимика, характер двигательной активности). Важную роль в системе поведенческих параметров играют характеристики речевого поведения (интонация, структура речи и т. д.);

коммуникативно-поведенческие (стиль и характер общения с другими людьми);

вегетативные (реакции сердечно-сосудистой и дыхательной систем, внутренних органов и т. д.);

биохимические (обмен веществ, ферментные и эндокринные реакции).

При описании и анализе состояний исключительно важное значение имеет их так называемая «субъективная сторона», т. е. субъективное отражение как самого состояния организма, так и определяющих его условий (переживания, чувства и т. п.).

Психическое напряжение как один из основных видов психических состояний, возникающих в процессе труда, сопровождается мобилизацией нервно-психической деятельности (прежде всего перестройка анализаторных систем человека), направленной на поддержание тонуса организма и обеспечение оперативной готовности, что необходимо для нормального протекания трудового процесса в данных условиях.

Любая ответственная и опасная ситуация неизбежно вызывает эмоциональное напряжение. В поведении человека появляется общая собранность, повышается бдительность и осторожность, более четкими становятся действия, ускоряются процессы мышления, улучшается концентрация и переключение внимания, укорачивается период ответных реакций, усиливается мышечный тонус, повышается физическая работоспособность и т. д. Происходят сложные вегетативно-соматические и биохимические изменения: увеличивается выделение гормонов, улучшаются показатели сердечнососудистой деятельности, внешнего дыхания и т. п.

Эмоциональное напряжение входит составной частью в сложный комплекс адаптации как приспособительной реакции человека к внешней среде. Оно создает оптимальный уровень для психофизиологических процессов, что способствует наилучшему использованию ресурсов организма в соответствии с требованиями ситуации. Вместе с тем механизм эмоциональной стимуляции имеет предел, превышение которого сопровождается дезинтеграцией физиолого-биохимических процессов, нарушением психической деятельности и поведения человека. Именно превышение этого предела и создает стресс.

Эмоции представляют собой психофизиологическое состояние организма, имеющее ярко выраженную субъективную окраску. Физиологическое проявление эмоций обычно сопровождается мимическими реакциями и двигательными актами, а также изменениями деятельности сердечно-сосудистой системы, желудочно-кишечного тракта, желез внешней и внутренней секреции и т. д. В вовлечении в реакцию многих функций организма и проявляется интегративный характер эмоций, Необходимо отметить, что отрицательные эмоции имеют свои отличительные особенности:

повышенную способность к генерализации по нервному субстрату;

длительную задержку метаболических сдвигов на основе гуморальных факторов (адреналин, норадреналин, тироксин, АКТГ и др.).

Частые длительные отрицательные эмоции могут оказывать неблагоприятное влияние на общее функциональное состояние организма и отрицательно сказываться на состоянии здоровья человека, а также закрепляться в организме по принципу «застойного» состояния.

Состояние эмоционального напряжения операторов может протекать или с преобладанием процессов возбуждения, или с преобладанием тормозных реакций. В соответствии с этим выделяют две формы состояния эмоционального напряжения: возбудимый и тормозной типы. Тормозной тип эмоционального напряжения характеризуется скованностью, однообразной позой, угловатостью и замедленностью движений, резким напряжением мимической мускулатуры, повышенной прикованностью внимания к основному доминирующему объекту с понижением порога восприятия, других раздражителей. При этом обследованные операторы не реагировали на слабые раздражители, не замечали действий окружающих.

Дата добавления: 2014-12-29