Оператор в системе "Человек-машина"

При работе с простыми орудиями труда весь поток информации, необходимый  для управления воздействием на предмет  труда, преобразует человек и таким образом он, во всех отношениях и в любой момент осуществляет и контролирует процесс воздействия. Машина в интересующем нас аспекте является преобразователем информации, а не только энергии, т.е. она частично без участия человека формирует командные сигналы и регулирует воздействие. В результате принципиальная особенность работы человека с машиной заключается в неполном контроле с его стороны за протекающим процессом воздействия на предмет труда.

Первый тип систем, которые  можно называть системами "человек - инструмент", делится на четыре класса в зависимости от того, какую  функцию человека реализует орудие труда. Рассмотрим эти классы.

I класс.  С эффективными орудиями (инструментами).

Психофизиологическая особенность  этого класса заключается в изменении  характера воздействия на предмет  труда по сравнению с естественными  двигательными реакциями человека.

II класс. С афферентными орудиями.

С помощью таких орудий естественный образ предмета труда  превращается в измененный образ, который  можно рассматривать как простейшую информационную модель предмета. Эта  модель гомофорфна объекту. Искусственного кода здесь нет, а есть изменение  масштаба, ракурса, выпадение отдельных  признаков и появление новых (например, при работе с микроскопом). В результате человек должен в процессе обучения выработать специальный (отличный от жизненного опыта) набор энграмм - эталонов, необходимых  для восприятия.

III класс. С орудиями памяти (например, чертеж, фотография, запись).

В этом случае используется искусственный код. Перекодирование  как специфический психический  процесс становится важным компонентом  деятельности человека.

YI класс.  С орудиями преобразования информации (счеты, логарифмическая линейка).

В результате использования  таких орудий происходит изменение  психологической структуры принятия решений. Ряд операций продуктивного  мышления человек может превратить в простые операции прямого замыкания, высвобождая тем самым свой мозг для творческого мышления.

Второй тип систем, или  систем "человек - машина", делится  на три класса:

I класс.  С простой машиной, в которой совершается преобразование информации по элементарной линейной программе (передача  человеком части реакций прямого замыкания). Обратная информация от предмета труда поступает почти полностью к человеку, и он сам вносит коррективы в программу машины.

II класс.  С репродуктивно - преобразующей машиной (обычные ЭВМ). В этом классе характерным является существенное, почти полное отчуждение человека от предмета труда и его преобразования. Если человеку понадобится включиться в рабочий процесс, он должен будет по искусственному коду реконструировать как состояние предмета труда, так и процессы, которыми управляет машина.

III класс. C продуктивно - преобразующей машиной (самоорганизующиеся кибернетические устройства). Взаимодействие человека с такой машиной уже носит характер информационного обмена между относительно замкнутыми системами информации.

Человека, работающего с  помощью машины, будем называть оператором. Ввиду того что именно этот тип  деятельности является основным предметом  исследования, рассмотрим его более подробно.

 

2.  Характеристика режимов работы оператора

Нормальный (оптимальный) режим  работы осуществляется в комфортных условиях, при нормальной работе технических  устройств. Обстановка является привычной, рабочие действия осуществляются в  строго определенном порядке, мышление носит алгоритмический характер. В оптимальных условиях промежуточные и конечные цели труда достигаются при невысоких нервно-психических затратах. Обычно здесь имеют место длительное сохранение работоспособности, отсутствие грубых нарушений, ошибочных действий, отказов, срывов и других аномалий. Труд в оптимальном режиме характеризуется высокой надежностью и оптимальной эффективностью.

Под критическими режимами работы понимаются режимы, ведущие к полной, либо частичной утрате системой выполняемых функций, либо утрате объекта, либо утрате объекта и гибели оператора (экипажа). Предупреждение критических режимов осуществляется за счет оказания помощи оператору по действиям в сложных и аварийных ситуациях.

Аварийные условия требуют  от работающего максимального напряжения физиологических и психических  функций, резко выходящего за пределы  физиологической нормы. Экстремальный  режим в самом общем смысле — это режим работы в условиях, выходящих за пределы оптимума. Отклонения от оптимальных условий деятельности требуют повышенного волевого усилия или, иначе говоря, вызывают напряжение.

3. Основные функциональные характеристики человека и машины. Тенденции сохранения психологического комфорта человека-оператора

Создание эффективной  системы человек-оператор заключается  в поиске оптимального сочетания  возможностей машины и человека.

Предварительно рассмотрим основные различия, присущие основным элементам человека и машины.

Основные функциональные характеристики человека и машины

На человека следует  возлагать выполнение функций по:

распознаванию ситуации по многим сложно связанным характеристикам, а также  при неполной информации о ней;

осуществлению функций индуктивного вывода, т.е. обобщению отдельных  фактов в единую систему;

решению задач, в которых отсутствует  единый алгоритм или нет четко  определённых правил обработки информации;

решению задач, в которых требуется  гибкость и приспособляемость к  изменяющимся условиям, особенно задач, появление которых заранее трудно предвидеть;

решению задач с высокой ответственностью в случае возникновения ошибки.

Машине следует поручать:

выполнение всех видов математических расчётов;

выполнение однообразных, постоянно  повторяющихся операций, реализуемых  по заданному алгоритму;

хранение и динамическое представление  больших объёмов однородной информации;

решение задач, требующих дедуктивного вывода, т.е. получения на основе общих  правил решений для частных случаев;

выполнение действий, требующих  высокой скорости реакции на команду.

Всё в действительности гораздо  сложнее, требует тонкого анализа  содержания деятельности оператора  и учёта возникающих ситуаций. Несмотря на значительный прогресс в создании сложных технических систем, человек во многих случаях незаменим. Особенно это касается его возможностей по работе в условиях неполноты информации и использовании эвристических (последовательных предписаний или процедур обработки информации) методов решения проблем. Кроме того, только человек обладает способностью учитывать разнокачественный, в том числе и социальный, опыт для достижения своих целей.

Человечеством создано огромное разнообразие человеко-машинных систем, ориентироваться в котором достаточно трудно.

В инженерной психологии сформулирован  принцип преимущественных возможностей. Согласно этому принципу, рациональное распределение функций между  человеком и машиной должно осуществляться так, чтобы человеку поручались те функции, которые позволяют ему наиболее эффективно реализовать свои возможности, а машине — те, которые требуют  выполнения стереотипных операций, высокого быстродействия и точности. Другими  словами, возникает необходимость  сравнения человека и машиной  в отношении возможностей приема, хранения и переработки информации. Анализ позитивных и негативных сторон человека и машины привел некоторых  исследователей к выводу, что машина будущего должна основываться на тех  же принципах обработки информации, какими пользуется человек.

В то же время следует  иметь в виду, что если в математико-логическом аспекте машине можно передать любую  трудовую функцию, для которой составлена программа ее выполнения, то с психологической  точки зрения (в отличие от этого) машине могут быть переданы только те функции, которые формализованы  и психологически характеризуются  тем, что они фиксированы и  однозначно определены. Требуется еще  значительная работа по определению  критериев «психологической целесообразности»  передачи ЭВМ той или иной трудовой функции человека. Интересные приложения для решения задачи распределения функций могут возникнуть в связи с идеей создания так называемых «сбалансированных» систем «человек—машина», т. е. систем, где оба партнера являются активными.

Решение задачи распределения  функций тесно связано с психологическим  исследованием основных функций, выполняемых  человеком при работе машиной. Одной из наиболее важных функций, как известно, является функция принятия решений, посредством которой человек выявляет проблемы, осуществляет диагностику, прогноз и планирование. Понятно, что уровень изученности процесса принятия решений будет во многом определять пути и методы организации эффективного взаимодействия человека и машины.

Чтобы система человек машина функционировала надёжно и эффективно, необходимо, чтобы информация, адресуемая человеку, передавалась ему в форме, наиболее удобной для её 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 ограничены: скорость передаваемой ему информации превышает возможности органов чувств, форма сигналов оказывается трудной для осмысливания их человеком.

 

4. Психофизиологическая сущность деятельности оператора

Оператор. Ввиду того что именно этот тип деятельности является основным предметом исследования, рассмотрим его психофизиологическую сущность более подробно. Наиболее характерной чертой деятельности оператора является то, что он лишен возможности непосредственно наблюдать за управляемыми объектами и вынужден пользоваться информацией, которая поступает к нему по каналам связи. Деятельность человека, совершаемая не с реальными объектами, а с их заместителями или имитирующими их образами, называют деятельностью с информационными моделями реальных объектов.

Информационная модель - совокупность информации о состоянии и функционировании объекта управления и внешней среды. Она является для оператора своеобразным имитатором, отражающим все существенно важные для управления свойства реальных объектов, т.е. тех источников информации, на основе которого он формирует образ реальной обстановки, производит анализ и оценку сложившейся ситуации, планирует управляющие воздействия, принимает решения, обеспечивающие правильную работу системы и выполнение возложенных на нее задач, а также наблюдает и оценивает результаты их реализации. Объем информации, включенной в модель, и правила ее организации должны соответствовать задачам и способам управления.

Физически информационная модель реализуется с помощью устройств  отображения информации. Наиболее существенной особенностью деятельности человека с  информационной моделью является необходимость  соотнесенья сведений, получаемых с  помощью приборов, экранов, табло, как между собой, так и с реальными управляемыми объектами. Именно на основании соотнесения этих сведений, строится вся деятельность оператора.

Рассмотрим основные этапы  деятельности оператора при решении  определенной технологической задачи или выполнении операции СЧМ.

Первый этап - восприятие информации - процесс, включающий следующие качественно различные операции: обнаружение объекта восприятия; выделение в объекте отдельных признаков, отвечающих стоящей перед оператором задаче; ознакомление с выделенными признаками и опознавание объекта восприятия. Различия между операциями обнаружения и выделения информативных признаков определяются тем, что явления, связанные с обнаружением объекта восприятия, протекают на уровне рецепторных полей воспринимающих систем, в то время как способность к выделению информативного содержания формируется на основе прошлого опыта и требует специального обучения.

В процессе ознакомления с  выделенными признаками оператор устанавливает  связи между отдельными свойствами объекта восприятия, формирует собственные  системы эталонов, на основании которых  он может в последствии опознать объект или ситуацию. Процессам ознакомления и опознавания сопутствуют обычно укрупнение признаков, объединяющих их в структуры, которые затем выступают  как единые оперативные единицы восприятия.

Оперативная единица восприятия - это семантически целостное образование (понимание определённых знаков, последовательностей символов и других условных обозначений), формирующееся в результате рецептивного обучения и создающее возможность практически одномоментного, симультанного и целостного восприятия объектов внешнего мира, независимо от числа содержащихся в них признаков.

Формирование оперативных  единиц восприятия обеспечивает не только целостность и предметность восприятия, но и возможность в дальнейшем мысленного реконструирования ряда особенностей объекта, не нашедших непосредственно  отражения в информации, предъявленной  оператору, равно как и возможность  выделения полезной информации в помехах.

Второй этап - оценка информации, ее анализ и обобщение на основе заранее заданных или сформированных критериях оценки. Оценка производится на основе сопоставления воспринятой информационной модели со сложившейся у оператора внутренней образно-концептуальной моделью обстановки (системы управления). Концептуальная модель представляет собой продукт осмысливания оператором сложившейся ситуации с учетом стоящих перед ним задач. В отличии от информационной модели она относится к внутренним психологическим способам - средствам деятельности оператора.