Основы теории операторской деятельности

Научно-технический прогресс, как известно, обеспечивает техническое перевооружение многих (а точнее, всех) областей общественной практики. В современном производстве, на транспорте, в системах связи и т.д. широко применяются автоматы и вычислительная техника. Автоматизация (более широко — кибернетизация) производственных (и иных) процессов — тенденции современности.

Благодаря техническому перевооружению общественной практики существенно изменяются роль и функции человека. Многие операции, бывшие прежде его исключительной прерогативой, сейчас начинают выполнять машины. Поэтому возникает представление, что якобы с развитием техники человек постепенно вытесняется из производства и заменяется машинами. Утверждается даже, что со временем все его трудовые функции будут полностью переданы машинам.

Однако такая точка зрения необоснованна. Каких бы успехов ни достигала техника, труд был и остается достоянием человека, а машины, как бы сложны они ни были, — орудиями труда.

Отношение «человек‑машина» — это отношение «субъект труда — орудие труда». В процессе труда человек, пользуясь машинами как орудиями, осуществляет сознательно поставленные им цели.

Вместе с тем необходимо отметить, что автоматизация производства приводит к перестройке трудовой деятельности человека. Освобождаясь от ряда функций, передаваемых машинам, человек получает новые возможности для реализации своих целей.

С развитием техники роль человека в производстве не только не становится менее значимой, но и, напротив, возрастает, поднимается на новый уровень. Освобождаясь от необходимости выполнять частные операции, он начинает регулировать и контролировать огромные потоки энергии и информации, сложные системы технологических процессов. Пользуясь сравнением, можно сказать, что человек в современном производстве переходит от тактических задач к задачам стратегическим.

Вместе с тем возрастает уровень его ответственности, а также и цена допускаемых ошибок. Например, если ошибается рабочий-станочник, то в результате — одна испорченная деталь; если же ошибается оператор, управляющий автоматической линией, то это сотни и тысячи испорченных деталей.

Как это ни парадоксально на первый взгляд, но с развитием техники возрастает значение «человеческих факторов» производства. Необходимость изучения этих факторов и учета их при разработке новой техники, новых технологических процессов при организации производства становится сейчас все более очевидной. От того, насколько успешно решается эта задача, в конечном счете зависит эффективность и надежность эксплуатации создаваемой техники.

Функционирование технических устройств и деятельность человека, который пользуется этими устройствами в процессе труда, должны рассматриваться во взаимосвязи. Эта точка зрения привела к формированию понятия системы «человек — машина». Подобные системы исследуются комплексом наук, важнейшее место в котором принадлежит психологии, а также другим наукам, изучающим человека.

Система «человек‑машина» — частный случай управляющих систем, в которых функционирование машины и деятельность человека связаны единым контуром регулирования.

Анализ тенденций развития современного производства показывает, что в последние годы наиболее интенсивно развиваются именно такие системы. Так, по данным технического комитета ООН, в наиболее развитых промышленных странах за последние 15 лет доля неавтоматизированного производства (ручной труд) сократилась с 76 до 8 %. При этом доля полностью автоматического производства возросла с 12 до 32 %, а доля автоматизированного — с 12 до 60 %.

Как уже отмечалось, важнейшая роль в изучении систем «человек — машина» принадлежит психологии, прежде всего инженерной (У.Вудсон, Д.Коновер, 1968; С.Г.Геллерштейн, 1968; A.H.Леонтьев, Б.Ф.Ломов, 1963, Б.Ф.Ломов, 1966). Значение психологии в общем комплексе наук, изучающих системы «человек— машина», определяется тем, что она исследует процессы, посредством которых осуществляется прием, хранение и переработка информации человеком. А как известно, в системах управления циркуляция и переработка информации имеют фундаментальное значение. С одной стороны, от точности и своевременности приема информации человеком, надежности ее хранения и воспроизведения, эффективности переработки в конце концов зависят быстродействие, точность и надежность всей системы «человек — машина». С другой стороны, с теми или иными нарушениями информационного взаимодействия человека и машины связана основная масса ошибок, допускаемых человеком.

Для примера приведём классификацию ошибок, допущенных пилотами при реагировании на показания приборов и на сигналы (табл. 6). Как видно из табл. 6, ошибочные реакции связаны с неправильным восприятием, идентификацией и интерпретацией показаний приборов и сигналов. Более подробный анализ ошибочных действий пилота и их причин дается в последующих главах. Сейчас же подчеркнем лишь один важный момент. Иногда полагают, что ошибки, допускаемые человеком при управлении техникой, — это результат либо его недостаточной обученности, либо небрежного отношения к делу. Конечно, и уровень обученности, и сформированное у человека отношение к труду оказывают существенное влияние на надежность и эффективность системы «человек — машина». Но и при самом высоком уровне обученности (кстати, в табл. 6 приведены, данные об ошибках, допускаемых опытными пилотами), и при самом ответственном отношении человека к своему труду возможность его ошибок не исключается полностью, если технические звенья системы управления не согласованы с его характеристиками. Чтобы система «человек — машина» функционировала надежно и эффективно, необходимо, чтобы информация, адресуемая человеку, передавалась ему в форме, наиболее удобной для ее восприятия, запоминания и осмысливания, а органы управления были бы удобными для организации соответствующих движений. Часто человек допускает ошибки не потому, что он не овладел своей профессией, а потому, что его психофизиологические возможности ограниченны: скорость передаваемой ему информации превышает возможности органов чувств, форма сигналов оказывается трудной для осмысливания их человеком. Между тем разработчики, создающие новую технику, далеко не всегда учитывают закономерности восприятия, внимания, памяти и мышления, психические свойства человека и динамику его психических состояний. А это значит, что уже в самой создаваемой системе управления «закладывается» человеческая ошибка. Чтобы техника обеспечивала необходимую эффективность и надежность управления, она должна проектироваться с учетом особенностей человека, который должен будет ею управлять. Именно на решение этой практической задачи нацелена инженерная психология, изучающая процессы информационного взаимодействия человека и машины.

Таблица 6

Классификация ошибок, сделанных пилотами при реагировании на показания приборов и на сигналы (по: Р.М.Fitts, R.Е.Jones, 1961)

Характер ошибок	Относительная частота (%)
Неправильный отсчет показаний приборов, индикаторное устройство которых делает несколько оборотов. Ошибки в понимании показаний двух и более стрелок или стрелки, и вращающейся шкалы
Неправильная интерпретация направления движения индикаторного устройства. Ложное толкование показаний прибора, в результате чего последующая реакция человека усугубляет, а не ликвидирует нежелательные условия
Неправильная интерпретация зрительных и звуковых сигналов. Неправильная реакция на сигнальные огни и звуки или на радиосигналы
Ошибки, вызываемые недостаточной четкостью элементов индикаций. Плохое различение цифр, делений шкалы или стрелок, недостаточно ясных, чтобы можно было сделать отсчет быстро и точно
Ошибки идентификации показаний. Ошибочный отсчет нужной величины по тому или иному прибору или по другой стрелке многострелочного прибора
Использование неработающего прибора. Показание неработающего или неисправного прибора воспринимается как правильное
Неправильная интерпретация цены деления. Затруднения в отсчете показания, которое требует интерполирования между двумя числовыми отметками, или ошибки в оценке значения числовой отметки
Ошибки, связанные с иллюзиями. Трудности, возникающие в результате несоответствия восприятия показаниям приборов
Неснятие показаний прибора. В нужное время отсчет показаний прибора не производится
Итого:

Два подхода к анализу системы «человек—машина»

На ранних этапах изучения системы «человек — машина» человека пытались рассматривать как относительно простое ее звено. Обычно общая схема системы описывалась следующим образом. Есть некоторый объект управления. Все изменения этого объекта улавливаются при помощи каких-либо датчиков; сигналы от датчиков преобразуются и передаются на приборы, за которыми наблюдает человек. Он воспринимает показания приборов, расшифровывает их и выполняет то или иное действие. Сигнал, возникающий в результате реакции, преобразуется и поступает к управляемому объекту, изменяя его состояние. Новое состояние объекта вызывает новые сигналы и т.д. В этой схеме человек рассматривается как некоторое простое звено системы; его поведение описывается по принципу «стимул‑реакция». Исходя из описанной схемы, исследователи считали главной задачей определить «входные» и «выходные» характеристики человека.

Человека иногда описывали как «частотный фильтр», как «линейный низкочастотный усилитель», пытались определить его «передаточную функцию» и т.д.

В практическом плане такой машиноцентрический подход, т.е. подход «от машины — к человеку», определял установку на упрощение труда как основной путь согласования техники с человеком. В качестве главной выступала задача правильно «вписать» человека в контур технической системы управления. В этом машиноцентрическом подходе нашла свое выражение бихевиористская концепция, трактующая поведение человека как более или менее сложную систему реакций на воздействующие стимулы. Реальная деятельность человека, управляющего техникой, здесь низводится до элементарнейшего уровня; из нее выхолащивается ее содержание.

Было бы, однако, неверно оценивать исследования, проводившиеся в русле машиноцентрического подхода, только негативно. Несмотря на методологическую несостоятельность этого подхода, конкретные исследования дали некоторые полезные результаты. Но они относятся лишь к частным вопросам, связанным, например, с определением оптимальных с точки зрения законов восприятия размеров и формы шкал контрольно-измерительных приборов, способов начертания знаков и т.д.

В ходе накопления конкретных экспериментальных данных и их проверки на практике стала обнаруживаться ограниченность машиноцентрического подхода, поскольку он редуцирует реальную деятельность человека до элементарных реакций. То, что получалось в лабораторном эксперименте, построенном по принципу «стимул — реакция», далеко не всегда подтверждалось в условиях реальной деятельности. Некоторые принципы, сформулированные на основе лабораторных исследований, в этих условиях были критически переоценены и преобразованы. Практика требовала внесения множества поправок к частным принципам. Обнаруживалось все большее и большее число факторов, влияющих на те или иные характеристики человека в условиях реальной деятельности управления реальными машинами.

Все это потребовало пересмотра принципиальной схемы системы «человек — машина». Стал формироваться новый подход, получивший название антропоцентрического, опирающийся на понимание взаимоотношений человека и машины как взаимоотношений субъекта и орудий (средств) труда (Б.Ф.Ломов, 1975, 1977). С позиций этого подхода главным в описании системы «человек — машина» становится деятельность человека, которая рассматривается как основная «составляющая» всего процесса управления.

В рамках антропоцентрического подхода простую схему системы «человек — машина» можно описать следующим образом. Есть некоторый объект управления. Цель деятельности человека состоит в том, чтобы перевести этот объект из одного состояния в другое или, напротив, удержать объект в некотором заданном состоянии, преодолевая внешние возмущения. На основе имеющейся в его распоряжении информации человек формирует некоторый образ задаваемого (будущего) состояния объекта управления, т.е. образ того состояния, которое должно быть достигнуто в результате деятельности. Назовем его образом-целью. Воспринимая сигналы, поступающие от систем отображения информации, человек оценивает текущее состояние объекта, сличает его с образом-целью, анализирует возможные способы деятельности, принимает решение и выполняет управляющее действие. Сигналы, возникающие в результате этого действия, передаются через технические устройства к объекту управления, изменяя его состояние. Сигналы об изменившемся состоянии объекта поступают к человеку, и тот оценивает, достигнута ли цель. В зависимости от результата оценки он либо прекращает данную деятельность, либо выполняет новое управляющее действие (в последнем случае цикл управления повторяется).

Если сравнить данную схему с описанной выше, легко видеть, что в ней центральное место занимает деятельность человека; все остальные элементы системы «человек—машина» рассматриваются относительно ее цели и структуры.

Конечно, и в данной схеме человек остается звеном системы. Но это звено — особого рода, организующее всю систему и направляющее ее на достижение определенного, заранее заданного результата. Именно на долю человека приходится постановка целей и определение частных задач, решение которых должно обеспечить достижение цели, выполнение управляющих действий и оценку достигаемых благодаря им результатов. Технические же устройства — это средства, которыми человек пользуется при выполнении действий и которые несут ему информацию о результатах этих действий.

Проведенные исследования показали, что в том случае, когда человек ставится в положение простого пассивного звена системы управления, когда его деятельность сводится только к отдельным элементарным «стимулам — реакциям», эффективность и надежность управления оказываются невысокими. И наоборот, в том случае, когда система «человек — машина» спроектирована таким образом, что обеспечивает для человека возможность действовать активно, чувствовать себя хозяином машины, эффективность и надежность достигают наиболее высоких значений.

В частности, это было показано на примере системы «летчик—самолет» (Н.Д.Завалова, В.А.Пономаренко, 1968). Для оценки эффективности системы «летчик — самолет» была разработана шкала, учитывающая параметры полета при заходе на посадку. IV (наиболее высокий) уровень эффективности по данной шкале означает, что самолет относительно точно следует по линии заданного курса, отклонение не превышает 0,25 допустимого. II уровень — отклонение на грани допустимого. III уровень — отклонение не превышает 1/2 допустимого. I уровень (наиболее низкий) — отклонение больше допустимого; посадка невозможна, заход следует повторить.

Мы полагаем, что только одной этой шкалы для оценки системы «летчик—самолет» недостаточно. Необходимо еще оценить и то, как человек (с точки зрения нервно-психического напряжения) достигает того или иного уровня эффективности. С этой целью была разработана шкала состояний летчика, включающая четыре вышеуказанных уровня (табл. 7).

Из табл. 7 видно, что по всем показателям имеются большие различия. Пользуясь этими шкалами, сравнивали эффективность системы и состояние летчика в ситуациях «пассивного» и «активного» оператора. Результаты сравнения приведены на диаграмме (рис. 50). В ситуации «активного» оператора и эффективность системы, и состояние летчика оцениваются высшим баллом. Это IV уровень. В ситуации «пассивного» оператора эффективность системы достигает лишь III уровня, а состояние человека — II.

Особенно значительны различия между этими показателями в том случае, когда отказывает автопилот (в экспериментальных полетах специально отключалась автоматика). В таких ситуациях нагрузка на нервно-психическую систему человека оказывается особенно высокой. Приходится мобилизовывать внутренние резервы, чтобы выполнить требуемое действие. Результаты сравнения эффективности системы и состояния летчика в условиях отказа приведены на диаграмме (рис. 50). По данным диаграммы, в ситуации «пассивного» оператора эффективность системы «летчик — самолет» очень низка, состояние человека очень напряженное. Это I уровень.

Таким образом, при пассивной позиции оператора неожиданный переход к активному действию требует значительной затраты сил, однако эффективность его невысока. При активной же позиции человека-оператора эффективность достигает II уровня, а состояние — III.

Таблица 7

Шкала оценки состояния человека-оператора

Показатель состояния	Уровни эффективности системы
IV	III	II	I
Время принятия решения (t) в сравнении с резервным временем (T)	t<T	t<T	t>T	t>T
Латентное время начала действия (tс), с	tс<2	tс<5	tс<5-60	tс>60
Время фиксации взгляда на директорных приборах, с	1,5-3	1,5-5	1,5-15
Время фиксации взгляда на других приборах, с	0,6-0,8	0,6-0,8	0,3-1,0	0,2-3,0
Количество переносов взгляда, мин	30-40	30-50	20-200
Время реакции на аварийный сигнал, с	0,2-0,4	0,2-0,8	>1	>5
Количество двигательных ошибок, %	1-2	2-4	>20	>30
Частота пульса	80-90	90-100
Частота дыхания	20-24	24-26	15-30	10-40
Длительность задержки дыхания, с	Нет	Нет	3-5	5-7

Аналогичные данные были получены также при исследовании поведения диспетчера электростанции в условиях аварии. Если диспетчер в течение длительного времени ведет лишь пассивное наблюдение за приборами, то в момент возникновения предаварийной ситуации он может начать совершать непродуманные, хаотические и ошибочные действия, которые не только не ведут к ликвидации аварии, но, наоборот, усугубляют ее.

Проведенные эксперименты позволили сформулировать так называемый принцип активного оператора, согласно которому при распределении функций между человеком и автоматом в системах управления очень важно, чтобы человек не был просто пассивным придатком машины, а осуществлял активные функции. Необходимо уже на стадии проектирования системы «человек — машина» (или «человек — автомат») определить характер будущей деятельности, ее психологическую структуру, функции и уровень активности человека-оператора.

Из антропоцентрического подхода вытекает необходимость при создании системы «человек — машина» проектирования деятельности человека. Точно так же, как инженер проектирует технические устройства и процесс их функционирования, психолог должен проектировать деятельность человека, который будет пользоваться этими устройствами. Более того, сами устройства должны создаваться с учетом проекта деятельности. Вопросы о том, какие контрольно-измерительные приборы или органы управления целесообразно использовать в том или ином случае, должны решаться относительно проекта будущей деятельности человека и тех условий, в которых ей предстоит протекать. К сожалению, сейчас еще психология не располагает достаточно строгими принципами и методами проектирования деятельности. Но работы в этом направлении ведутся, и можно надеяться, что они будут созданы.

В методологическом плане антропоцентрический подход опирается на марксистское учение о человеке и его трудовой деятельности. В практическом плане он направлен на решение задачи гуманизации техники (а не «упрощение труда», которое утверждается машиноцентрическим подходом).

Дата добавления: 2015-06-28