Часть 4. Системы человек-машина 14 страница

Биохимические показатели (например, состав крови) могут давать информацию о степени напряжения оператора, возникновении стрессовых состояний и т. д. Однако в практике инженерно-психологических исследований они используются редко. Это связано с трудностью получения и регистрации этих показателей непосредственно в процессе трудовой деятельности.

В зависимости от способа воздействия на оператора для получения сигналов о его состоянии методы контроля можно использовать как при естественных, так и искусственных воздействиях среды. В первом случае сигналы состояния оператора снимаются в ходе выполнения им основной деятельности. Во втором случае для получения сигналов о состоянии оператора основная деятельность прекращается, и в это время ему дается специальное тестовое воздействие. В это же время и происходит съем сигналов состояния оператора. Примером метода с искусственным воздействием являются почти все психологические тесты.

И, наконец, в зависимости от способа получения сигналов методы контроля состояния оператора могут быть контактными и бесконтактными. При контактных методах для получения сигналов состояния оператора к тем или иным участкам тела оператора крепятся датчики. При бесконтактных методах сигналы состояния естественным образом образуются в ходе выполнения либо самой деятельности, либо при обработке тестового задания.

К методам и системам контроля предъявляется целый ряд требований: отсутствие последействия (влияния на результаты работы оператора), малая инерционность (получение результатов контроля должно осуществляться в истинном масштабе времени), высокая помехоустойчивость, достоверность, информативность. Для прогнозирующего контроля важным требованием является также его непрерывность.

Из рассмотренной классификации видов и методов контроля видно, что каждый из них обладает определенными достоинствам и недостатками. Некоторые рекомендации по выбору методов контроля приводятся в табл. 18.1.

Наибольшие трудности вызывает проведение прогнозирующего контроля и прежде всего исключение контактных методов, обеспечение естественного воздействия на оператора. Поэтому представляется весьма важным рассмотреть некоторые из возможных методов, наиболее полно удовлетворяющих рассмотренным требованиям.

Весьма перспективным является использование для целей контроля речевого сигнала оператора. Возможность применения метода заключается в том, что практически любой вид деятельности оператора связан с речью (разговор по телефону, ответы на запросы других операторов, доклады начальникам и т. п.). Данный метод не нарушает и не изменяет деятельности операторов, кроме того, он позволяет осуществить непрерывный, автоматический, дистанционный и бесконтактный контроль состояния оператора.

В речевом сигнале содержатся признаки, характеризующие не только индивидуальные особенности оператора, но также его эмоциональное и физиологическое состояние, причем эти признаки можно выделить и отдифференцировать.

К признакам, несущим информацию о психофизиологическом состоянии, можно отнести:

изменение динамического диапазона речи;

смещение энергетического спектра речи;

изменение частотного спектра речи (увеличение или уменьшение числа спектральных составляющих);

смещение форматных частот относительно своего среднего уровня; изменение частоты основного тона;

временные характеристики речевого сигнала, такие, как длительность слогов, слов и отдельных фраз, длительность пауз между слогами и словами, латентный период речевого сигнала и т. п.

Рассмотрение перечисленных признаков показывает, что контроль состояния оператора может проводиться по результатам анализа энергетических, частотных (спектральных) или временных характеристик речевого сигнала. Энергетические характеристики обладают сравнительно низкой специфичностью и информативностью, они могут использоваться в сочетании лишь с другими показателями.

Спектральные характеристики речи обладают большей информативностью, изменение их меньше зависит от желания и установки оператора. Однако имеются очень большие трудности с точки зрения практической реализации данного метода. Этот метод требует применения сложных полосовых фильтров.

Перспективным является использование для контроля состояния оператора временных характеристик речевого сигнала. Известно, что нарастание утомления у человека приводит к изменению длительности произнесения слов в фразе, пауз между ними и т. п.

Структурная схема устройства для анализа временных характеристик речевого сигнала показана на рис. 18.3.

С помощью прибора проведен контроль состояния оператора при выполнении им определенной деятельности за пультом управления [1]. В качестве параметра, по которому судилось о работоспособности оператора, было использовано время обработки им поступившего сообщения. При анализе состояния оператора измерялась длительность τ_сл первого слова доклада об обработке сообщения и пауза τ_п между первым и вторым словами. Результаты измерений подвергались статистической обработке, в результате чего вычислялись математические ожидания измеряемых величин τ_сл, τ_п и их среднеквадратические отклонения σ_сл и σ_п.

Полученные результаты показаны на рис. 18.4. Из рисунка видно, что изменение параметров речевого сигнала отражает также и работоспособность оператора. Причем изменение параметров речевого сигнала наступает несколько раньше, чем начинается ухудшение показателей работоспособности оператора τ_раб и σ_раб (математическое ожидание и среднеквадрэтическое отклонение времени обработки сообщения). Это позволяет считать, что с помощью рассмотренных параметров речевого сигнала можно осуществлять прогнозирующий контроль состояния оператора.

Важным вопросом контроля оператора является определение допустимых отклонений контролируемых физиологических и психологических показателей от своих номинальных значений.

Для некоторых из них определены значения этих отклонений (см., например, табл. 7.1). В общем же случае заранее эти значения определены быть не могут. Для их определения в каждом конкретном случае можно воспользоваться одним из следующих способов.

Показатели состояния оператора считаются нормальными в процессе работы, если отклоняются не более чем на ± 10% от своего исходного уровня.

В результате статистического анализа психологических и физиологических показателей определенного контингента операторов находятся математические ожидания М и среднеквадратические отклонения σ, - этих показателей. Допустимыми в процессе работы считаются те из них, значения которых лежат в интервале M_i ± 2 σ_i;.

Показатели состояния оператора считаются нормальными, если их изменение в процессе работы является незначимым (в статистическом смысле) по сравнению с исходным уровнем.

В зависимости от требуемой точности, собранного статистического материала, вида изучаемого показателя может использоваться тот или иной способ.

Контроль результатов работы оператора

Как было показано ранее, деятельность оператора имеет две стороны: внешнюю и внутреннюю. Обе эти стороны должны контролироваться в процессе работы оператора. Следовательно, помимо контроля психофизиологического состояния необходимо осуществлять и проверку результатов работы оператора, т. е. правильности и своевременности выполнения предписанного ему алгоритма. Иными словами, возникает необходимость контроля внешней стороны деятельности оператора. Проведение контроля за деятельностью оператора дает возможность определить напряженность выполнения оператором отдельных участков алгоритма, выяснить возможные причины ошибочных и несвоевременных действий, оценить качество его работы. Такое сопоставление результатов деятельности с теми «психологическими затратами», которые необходимы для их получения, позволяет дать полное представление о характере работы оператора.

Следует подчеркнуть еще одно важное обстоятельство. Наличие устройств текущего контроля состояния оператора повышает (психологически) чувство ответственности оператора за правильность своих действий и сохранение готовности к действию, с другой стороны, снимает напряженность, связанную с боязнью потерять бдительность при длительной работе. Такой положительный эффект текущего контроля особенно проявляется в системах «человек – машина», требующих точных и быстрых действий оператора.

Устройства контроля за деятельностью оператора могут быть специализированными или строиться на базе универсальных ЭВМ. Схема одного из специализированных устройств показана на рис. 18.5. Работает устройство следующим образом.

На всех индикаторах и органах управления рабочего места оператора устанавливаются датчики, с помощью которых снимается сигнал в тот момент времени, когда их состояние изменилось (нажалась кнопка, загорелся транспарант и т. д.). Сигнал с датчиков, каждому из которых присвоен свой код, преобразуется кодирующим устройством в телеграфный код и после соответствующего преобразования печатается на ленте телеграфного аппарата СТА-2М. Привязка во времени осуществляется нанесением меток времени, которые также печатаются на телеграфной ленте. Анализируя данные, напечатанные на ленте, можно дать подробную характеристику деятельности оператора при выполнении им любого заданного алгоритма.

В тех случаях, когда возникает необходимость контроля за деятельностью группы операторов, целесообразнее применение универсальной ЭВМ, в которую поступают сигналы с датчиков, фиксирующих действия операторов. Основные требования к ЭВМ, работающим в режиме контроля деятельности операторов, могут быть сформулированы следующим образом.

ЭВМ должна обеспечивать решение задач в реальном масштабе времени. Длительность решения задачи контроля и темп выдачи информации необходимо выдерживать в соответствии с темпом работы оператора.

В течение ограниченного времени ЭВМ должна не только решать большое количество задач, но и осуществлять обмен со многими внешними абонентами. При этом следует иметь в виду, что из-за асинхронности работы отдельных операторов не может быть определена заранее строгая последовательность решения машиной задач контроля.

От ЭВМ требуется высокая надежность и программная устойчивость к сбоям и отказам аппаратуры.

Учет этих особенностей и требований в процессе осуществления контроля за деятельностью операторов может производиться выбором соответствующей ЭВМ, а также программным путем. При этом ЭВМ может использоваться не только для контроля обученное™ операторов, но и для их обучения по заданной программе. Структурная схема устройства обучения операторов и контроля их деятельности, выполненного на базе управляющей машины «Днепр», показана на рис. 18.6.

В память машины вводится массив эталонных ответов и два массива реакций машины – на правильные и неправильные ответы. Происходит сравнение ответа оператора с эталонным ответом. При их совпадении выдается сигнал «Правильно», одновременно обеспечивается сдвиг по массиву эталонных ответов и массивам реакций машины для подготовки следующего сравнения, а в случае несовпадения выдается сигнал «Неверно» и номер карточки с правильным решением. Сдвиг по массивам в этом случае не происходит. При переходе от задачи к задаче сама программа остается неизменной, меняется только входная информация программы – массивы эталонов ответов и реакций машины.

Кроме пультов операторов к ЭВМ подсоединяется командно-корректирующее устройство (ККУ). Оно служит для сопряжения с ЭВМ приборов и датчиков, измеряющих результаты деятельности операторов. Из ККУ отклонения параметров в виде кодов поступают в ЭВМ, где обрабатываются по заданному алгоритму и в виде поправок вводятся машиной в обучающий алгоритм, обрабатывающий данную программу обучения.

Таким образом, совершенствуется процесс обучения с помощью ЭВМ, работающей в режиме диалога. В результате этого достигается увеличение эффекта обучения как в количественной, так и в качественной форме, а также предоставляется возможность выработки универсальных программ подготовки операторов и контроля результатов их деятельности, т. е. возможность объективного отсева операторов в процессе отбора и обучения или аттестации их в процессе реальной трудовой деятельности.

Пути совершенствования психологических качеств оператора

Для многих видов деятельности эффективность работы оператора во многом определяется наличием у него профессионально важных психологических качеств, способствующих выполнению данного вида деятельности. Так, например, анализ деятельности радио телеграфиста показывает, что успешному выполнению им своей деятельности способствует наличие таких качеств, как хорошая слуховая память, острота слуха, устойчивая концентрация и распределение внимания и др.

Наоборот, признаками профессиональной непригодности являются пониженный слух, плохая слуховая память, низкий уровень работоспособности и т. д. (рис. 18.7). Следовательно, при прочих равных условиях лучшие результаты покажут те операторы, которые обладают более высокими психологическими качествами. Поэтому одной из задач эксплуатационного направления инженерной психологии является нахождение способов развития и совершенствования у данного контингента операторов необходимых для успешной работы психологических качеств.

Одним из таких способов является эмоционально-волевая тренировка операторов. Основная цель ее заключается в том, чтобы обучить операторов способам саморегуляции, активизировать внимание, выработать состояние психической готовности к выполнению действий в условиях помех.

Система тренировки разделяется на два этапа: формирование умения оценивать свое состояние и мобилизацию. На первом этапе основное внимание акцентируется на мышечной релаксации (расслаблении), выработке чувства спокойствия и уверенности. Соответствующие упражнения преследуют цель создания у человека такого внутреннего состояния, которое позволило бы ему правильно (адекватно) оценивать свое состояние.

В период мобилизации задача состоит в том, чтобы научиться произвольно управлять своим состоянием. При этом предполагается обучить операторов вызывать у себя необходимые изменения и тем самым мобилизовать себя в период наступления усталости; формировать у операторов волевую установку в экстремальных условиях.

Некоторые из психологических качеств операторов могут быть повышены за счет проведения специальной физической подготовки. Это связано с широко известным в психологии явлением переноса тренированности, когда упражнения водной деятельности (например, спортивные) повышают достижения в другой области (трудовой деятельности). Так, установлено, что занятия боксом увеличивают скорость переработки информации в условиях выбора: у боксеров-разрядников она составляет 6,6–9,8 дв. ед./сек, у начинающих боксеров – всего 3,6–5,3 дв. ед./сек.

Физические упражнения могут оказать и прямое влияние на качество работы операторов. Непродолжительные занятия с включением общеразвивающих физических упражнений, проведенные за 20–30 мин до начала смены, сокращают период врабатываемости и повышают тонус организма. Физические упражнения, выполняемые самостоятельно через каждый час дежурства за пультом управления (5-минутные физкультпаузы), снижают утомление и повышают работоспособность операторов. Наиболее эффективны в этом случае упражнения для мышц плечевого пояса, шеи, вестибулярного аппарата (медленные повороты, наклоны, вращения головы и туловища); упражнения, связанные с регулированием дыхания; массажи мышц шеи и головы.

Еще большее значение для операторов имеет специально направленная физическая подготовка. В ее основе лежит улучшение отдельных психофизиологических качеств за счет воздействия на них специально подобранных физических упражнений, что способствует в свою очередь, повышению эффективности работы оператора (рис. 18.8).

Возможности средств физической подготовки для совершенствования психологических качеств операторов покажем на следующем примере. На производствах с высоким уровнем автоматизации операторы большую часть времени проводят в режиме ожидания (рис. 7.2, а). При возникновении аварии или отклонении производственного процесса от нормы они должны переключиться от режима ожидания к активным действиям по ликвидации аварийной обстановки и в течение ограниченного времени принять необходимое решение по управлению и произвести необходимые действия.

Такая деятельность предъявляет весьма высокие требования к целому ряду психофизиологических и физических качеств операторов. С помощью бланковых и аппаратурных методик установлена связь между успешностью выполнения операторских обязанностей, определяемых соответствующими нормативами, и уровнем этих качеств (табл. 18.2).

На рис. 18.9 показаны результаты профессиональной подготовленности операторов (работа за пультом управления). Анализ приведенных здесь данных показывает, что специальная физическая тренировка дает следующие преимущества:

большую скорость выхода на уровень устойчивой работоспособности (рис. 18.9, а, б);

большую скорость выполнения операций (рис. 18.9, с);

более высокую стабильность работы (рис. 18.9, а, б);

меньшее общее количество допущенных ошибок (рис. 18.9, б);

меньшее количество операторов, допустивших ошибки (рис. 18.9, в).

Таким образом, специальные физические упражнения (большинство из них может быть включено в комплекс производственной гимнастики) являются весьма действенным средством поддержания высокой стабильности психофизиологических функций, высокого уровня работоспособности и здоровья операторов.

Психологические аспекты совершенствования эксплутационно-технической документации

В связи с усложнением СЧМ и повышением уровня их автоматизации количество документов, приходящихся на одного оператора, существенно возросло. Эксплуатационно-техническая документация (ЭТД) является важнейшим источником информации, из которого оператор может получить необходимые сведения по устройству и функционированию, способам применения и особенностям эксплуатации техники в различных режимах, а также поиску и устранению возникших в ней неисправностей.

По сути дела, ЭТД является частью информационной модели системы, поскольку в большинстве видов деятельности оператора оказываются недостаточными только показания приборов и индикаторов. Особенно велико значение ЭТД как информационной модели СЧМ при поиске и устранении отказов и неисправностей. Поэтому правильный учет психофизиологических закономерностей является необходимым условием создания высококачественной ЭТД, а это, в свою очередь, способствует повышению эффективности деятельности оператора.

С точки зрения оформления, удобства пользования к технической документации предъявляются следующие требования, вытекающие из особенностей построения информационных моделей: документация должна быть комплектна, т. е. содержать все исходные данные, необходимые для обеспечения производительной работы;

документация должна быть максимально упрощена, т. е. не загружена лишней информацией;

документация должна быть унифицирована, т. е. содержать в одном документе необходимые данные для ряда объектов оборудования, однородных узлов и деталей;

информация в документации должна предъявляться оператору в форме, обеспечивающей ее непосредственное использование без расшифровки и перекодирования;

предъявляемая информация должна допускать возможность ее укрупнения или детализации, т. е. модель должна быть гибкой.

Если проанализировать с инженерно-психологических позиций существующую в настоящее время ЭТД, то в ней нередко можно встретить случаи невыполнения перечисленных требований. В ЭТД зачастую включаются документы, разработанные не с учетом деятельности операторов, а с учетом специфики организации производства аппаратуры на заводе-изготовителе. Особенно характерны эти недостатки для графической документации, из которой оператору приходится выбирать информацию, отсеивая массу технологических и конструктивных подробностей, имеющих при эксплуатации второстепенное значение.

Площадь графических документов (схем) зачастую используется нерационально. Так, например, на принципиальных электрических схемах активные элементы (транзисторы, конденсаторы и т. п.) занимают всего около 20% площади схемы, а остальная часть приходится на соединительные линии. Еще большая часть занята соединительными линиями на релейно-контактных схемах. Обычно при изучении таких схем соединительные линии приходится прослеживать карандашом или указкой, однако и при этом возникает чувство «ложной тревоги», заставляющее начать прослеживание сначала. Однако, несмотря на это, количество ошибочных прослеживаний (переходов на соседнюю линию) остается довольно высоким и доходит до 10%.

Текстовые документы (техническое описание и инструкция по эксплуатации) часто не допускают избирательного чтения, описание операций в них перемежается с пояснением функционирования аппаратуры. Во многих случаях инструкции содержат только словесный текст, неудобный в использовании. Если, например, оператор отрывается от текста, чтобы рассмотреть упомянутый в нем элемент индикации или орган управления, то ему сразу трудно найти слово или фразу, на которых он окончил чтение инструкции. Кроме того, объем инструкций обычно велик, описание одной технологической операции может занимать в ней несколько листов. В этом случае оператор не может, обозревая один лист, представить целиком характер всех предстоящих действий.

Недостатком существующих эксплуатационных документов является также их излишняя универсальность. Для каждого вида деятельности оператору, как правило, самому приходится разыскивать потребную ему информацию. Специальные инструкции разрабатываются лишь от случая к случаю.

Психологический анализ деятельности оператора по переработке графической и текстовой информации, анализ недостатков существующей ЭТД и требований, предъявляемых к ней, позволяют разработать некоторые рекомендации по совершенствованию эксплуатационно-технической документации. Одной из наиболее важных является инструкция по эксплуатации (работе за пультом управления). Ее назначение заключается в определении содержания трудовой деятельности в тех или иных ситуациях. Инструкция определяет, каким должно быть действие оператора в ответ на поступающий сигнал.

При составлении инструкции необходимо решить две основные задачи, вытекающие из характера трудовой деятельности человека:

распределение работ в пространстве и времени,

описание структуры работы оператора для каждого типового случая.

Исходя из этого, весьма удобным является составление инструкции не в текстовой форме, а в виде органиграмм или с применением специальных алгоритмических языков для описания действий оператора.

Принцип составления органиграмм (один из возможных приемов показан на рис. 18.10) заключается в расположении последовательных состояний информации в СЧМ в том порядке, который позволяет, с одной стороны, выявить и исчерпать логические возможности всех различных исходов, а с другой стороны, соответствует логике действий оператора. Основными достоинствами органиграммы по сравнению с текстовыми документами являются большая наглядность, краткость, однозначность определения действий оператора. Возможности органиграмм особенно возрастают при отображении их на экране дисплея. В этом случае в зависимости от ситуации оператор может вызвать на экран дисплея нужную органиграмму и по ней определить последовательность необходимых действий.

Большими преимуществами по сравнению с текстовыми документами являются и различные варианты алгоритмических языков описания действий оператора. К ним относятся: символическая запись операций, язык эксплуатационных действий ЯЗЭД, язык описания действий оператора в непрерывных технологических процессах ЯЗОН и др. Опыт показывает, что составление инструкций с помощью таких языков приводит к уменьшению ее объема в 3–4 раза по сравнению с инструкцией, составленной обычным способом. Кроме того, обучение операторов по алгоритмическим инструкциям проходит быстрее, чем по обычным, при этом улучшаются результаты их работы и при выходе на стационарный уровень обученности.

Дата добавления: 2014-12-29