Содержание
Предисловие……………………………………………………………………………….. 1
РАЗДЕЛ I
МЕТОДОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ИНЖЕНЕРНОЙ ПСИХОЛОГИИ
ГЛАВА I
ПРЕДМЕТ И ЗАДАЧИ ИНЖЕНЕРНОЙ ПСИХОЛОГИИ…………………….. 3
ГЛАВА II
ИНФО0РМАЦИОННОЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ МЕЖДУ ЧЕЛОВЕКОМ И МИШИНОЙ…………………………………………………………………………. 26
ГЛАВА III
СИСТЕМА «ЧЕЛОВЕК - МАШИНА»…………………………………………….56
ГЛАВА IV
ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ ОПЕРАТОРА В СИСТЕМЕ «ЧЕЛОВЕК - МАШИНА»....86
РАЗДЕЛ II
МЕТОДЫ ИНЖЕНЕРНОЙ ПСИХОЛОГИИ
ГЛАВА V
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА МЕТОДОВ…………………………………….132
ГЛАВА VI
ПСИХОЛОГИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ………………………………………………151
ГЛАВА VII
ФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ………………………………………………184
ГЛАВА VIII
МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ……………...…………………………………196
ГЛАВА IX
ИМИТАЦИОННЫЕ МЕТОДЫ………………..…………………………………225
ГЛАВА X
ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ИНЖЕНЕРНО-ПСИХОЛОГИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ ………………..……….……238
РАЗДЕЛ III
ПСИХОФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ ОПЕРАТОРА
ГЛАВА XI
ПРИЕМ ИНФОРМАЦИИ ОПЕРАТОРОМ ………………..……..……261
ГЛАВА XII
ХРАНЕНИЕ И ПЕРЕРАБОТКА ИНФОРМАЦИИ ОПЕРАТОРОМ..293
ГЛАВА XIII
ПРИНЯТИЕ РЕШЕНИЯ В ДЕЯТЕЛЬНОСТИ ОПЕРАТОРА………310
ГЛАВА XIV
УПРАВЛЯЮЩИЕ ДЕЙСТВИЯ ОПЕРАТОРА………………….……330
ГЛАВА XV
ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ СОСТОЯНИЯ ОПЕРАТОРА………………...357
Литература………………………………………………………………..380
Содержание………………………………………………………………390
Предисловие
С момента выхода в свет предыдущего, второго издания данного учебника (Основы инженерной психологии / Подред. Б.Ф. Ломова. — М.: Высшая школа, 1986) прошло более 15 лет. За это время в стране произошли крупнейшие изменения в политической, экономической и социальной сферах жизни общества. Дальнейшее развитие научно-технической революции и рыночных отношений, возрастание роли маркетинга, менеджмента, мониторинга и рекламы существенно расширили значение и границы применения психологических знаний в практической деятельности многих категорий специалистов. Рост технической оснащенности производства, постоянно возрастающая конкуренция на рынках производства и сбыта продукции, изменившиеся производственные отношения вызывают резкое усложнение труда человека, при этом центр тяжести трудовых нагрузок все более перемещается на его внутреннюю, психическую деятельность. Учет взаимоотношений производства и человека, совершенствование процессов управления, производства и сбыта продукции являются важнейшим резервом повышения эффективности производства и производительности труда. Важная роль в решении этих задач принадлежит различным отраслям психологии и прежде всего — инженерной психологии и психологии труда. Данный авторский коллектив уже представил энциклопедический словарь «Психология труда, реклама, управление, инженерная психология и эргономика». Издание включает свыше 1000 статей, в которых дается определение и раскрывается содержание ряда терминов и понятий психологии труда и управления, эргономики, инженерной психологии и смежных с ними научных дисциплин, в частности психологии рекламы. Словарь рассчитан на широкий крут специалистов, работающих в различных отраслях науки, техники, народного хозяйства и в той или иной мере использующих эргономические и инженерно-психологические данные в своей деятельности, а также преподавателей, аспирантов и студентов вузов.
Возникновение инженерной психологии обусловлено бурными темпами научно-технического прогресса, а ее дальнейшее развитие — теми изменениями в жизни страны, которые вызваны возникновением и развитием рыночных отношений. В этих условиях существенно изменились структура и специфика трудовой деятельности. Возросли требования к интеллектуальной (и психической в целом) сфере человека, к его знаниям и умениям. В этой связи возникает широкий круг теоретических и прикладных проблем, связанных с изучением и совершенствованием систем «человек—машина» (СЧМ), которые и являются объектом инженерно-психологических исследований.
На современном производстве и транспорте, в области связи и строительстве, в банковской сфере и системах управления основное окружение человека составляет техника. Поэтому она должна быть удобной для человека, соответствовать его способностям и возможностям. Согласованием возможностей человека и техники как раз и занимается инженерная психология. Ее основами в настоящее время должен владеть любой инженер-конструктор, технолог, экономист, организатор производства, специалист в области менеджмента, маркетинга и рекламы.
При написании книги авторы использовали материалы отечественных и зарубежных авторов, стандарты по системе «человек—машина» и безопасности труда, а также материалы собственных исследований. По сравнению с предыдущим, в настоящем издании введен ряд новых разделов (например, по информационным процессам в системе «человек—машина», инженерно-психологическим аспектам взаимодействия человека и ЭВМ, социально-психологическим вопросам управления в условиях применения новой техники, инженерно-психологическим проблемам эксплуатации техники и др.). Другие разделы существенно переработаны и дополнены в соответствии с новыми данными и требованиями. Значительно больше внимания уделено, психическим резервам человека, разрешению и предотвращению конфликтов в системе «человек—машина», инженерно-психологическим проблемам менеджмента и мониторинга. Коренным образом расширены и переработаны вопросы, касающиеся методов изучения трудовой деятельности человека, существенно расширен арсенал применяемых методов, специально рассмотрены вопросы технического обеспечения инженерно-психологических исследований.
Хотелось бы остановиться на двух замечаниях идеологического плана. Во-первых, авторы не считали нужным полностью отказываться от использования трудов классиков марксизма-ленинизма, что стало довольно модным в последнее время. Наиболее характерным в этом плане является работа [148], в первом издании которой (1983 г.) к месту и не к месту приводятся их цитаты, а во втором издании (1997 г.) о них вообще нет упоминания. Авторы считают такое положение ненормальным и используют при необходимости труды этих классиков наряду с трудами других ученых и специалистов. Во-вторых, авторы часто используют понятие «отечественная психология». Под ним понимаются все психологические работы, выполненные в дореволюционной России, Советском Союзе (1917—1991 гг.) и на территории СНГ после 1991 г. Деление инженерной психологии на национальные подразделы или по национальной специфике, на наш взгляд, пока преждевременно.
Учебник включает три раздела. В первом разделе освещаются основные методологические вопросы инженерной психологии. Рассматриваются ее предмет, задачи, связи с другими науками, основные концепции. Большое внимание уделяется информационным процессам в системе «человек—машина», анализу деятельности оператора в СЧМ. Второй раздел посвящен изучению методов инженерной психологии. Приводится описание психологических, физиологических и математических методов исследования деятельности оператора. Освещаются вопросы технического обеспечения инженерно-психологических исследований, применения ЭВМ и моделирования деятельности оператора. Третий раздел посвящен вопросам психофизиологического анализа деятельности оператора. Здесь рассмотрены характеристики основных психических процессов, свойств и состояний, характерных для деятельности оператора.
ПРЕДМЕТ И ЗАДАЧИ ИНЖЕНЕРНОЙ ПСИХОЛОГИИ
1.1. Предмет инженерной псннологни
Известно, что главной производительной силой общества является человек. Используя средства труда, он преобразует природу соответственно заранее поставленной цели. С развитием средств труда меняется и трудовая деятельность человека.
С давних пор при создании орудий и средств труда учитывались те или иные свойства и возможности человека. В начале интуитивно, а позже с привлечением научных данных решалась задача приспособления техники к человеку. Однако предметом анализа последовательно становились различные свойства человека.
На первых порах основное внимание уделялось вопросам строения человеческого тела и динамики рабочих движений. На основе данных биомеханики и антропометрии разрабатывались рекомендации, относящиеся лишь к форме и размерам рабочего места человека и используемого им инструмента. Затем объектом исследования становятся физиологические свойства работающего человека. Рекомендации» вытекающие из данных физиологии труда, относятся уже не только к оформлению рабочего места, но и к режиму рабочего дня, организации рабочих движений, к борьбе с утомлением. Предпринимались попытки оценить различные виды труда с точки зрения тех требований, которые они предъявляют человеческому организму.
Научно-техническая революция привела к существенному изменению условий, средств и характера трудовой деятельности. В современном производстве, на транспорте, в системах связи, в строительстве и сельском хозяйстве все шире применяются автоматы и вычислительная техника; происходит автоматизация многих производственных процессов.
Благодаря техническому перевооружению производства существенно изменяются функции и роль человека. Многие операции, которые раньше были его прерогативой, сейчас начинают выполнять машины. Однако, каких бы успехов ни достигала техника, труд был и остается достоянием человека, а машины, как бы сложны они ни были, являются лишь орудиями его труда. В процессе труда человек, используя машины как орудия труда, осуществляет сознательно поставленные им цели.
Вместе с тем автоматизация производства ведет к перестройке трудовой деятельности человека. Освобождаясь от ряда функций, переданных машинам, человек получает новые возможности для реализации своих целей.
С развитием техники роль человека в процессе производства неуклонно возрастает. Освобождаясь от необходимости выполнять частные операции, он начинает регулировать и контролировать огромные потоки энергии и информации, сложные системы технологических процессов. При этом возрастает уровень его ответственности и цена допускаемых ошибок. Например, если ошибается рабочий-станочник, то в результате — одна испорченная деталь; ошибка же оператора автоматической линии приводит к браку сотен и тысяч деталей.
Следовательно, с развитием и усложнением техники возрастает значение человеческого фактора на производстве. Необходимость изучения этого фактора и учета его при разработке новой техники и технологических процессов, при организации производства и эксплуатации оборудования становится все более очевидной. От успешности решения этой задачи 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» (СЧМ). Под СЧМ понимается система, включающая человека-оператора (группу операторов) и машину, посредством которой осуществляется трудовая деятельности. Машиной в СЧМ называется совокупность технических средств, используемых человеком-оператором в процессе деятельности. СЧМ и является объектом инженерной психологии.
Обобщенная структурная схема СЧМ показана на рис. 1.1. Любые изменения в состоянии управляемого объекта (УО) поступают в технические устройства системы и после соответствующей обработки в них отображаются на средствах отображения информации (приборах и индикаторах). Следовательно, оператор воспринимает не непосредственно состояние УО, а некоторый имитирующий его образ, называемый информационной, моделью и формируемый с помощью средств отображения информации.
Информационная модель должна, с одной стороны, с необходимой полнотой и точностью отображать
Рис. 1.1. Структурная схема системы «человек—машина»
состояние УО, с другой — соответствовать возможностям оператора по приему и переработке информации. На основании воспринятого с помощью органов чувств состояния информационной модели в сознании оператора (его центральной нервной системы) формируется оперативный образ, или концептуальная модель УО.
В ее содержание входит полученное оператором представление о текущем состоянии УО. Оно сравнивается с некоторым эталоном, хранящимся в памяти оператора и отражающим требуемое состояние УО. В результате такого сравнения оператор принимает решение по приведению текущего состояния УО в заданное (требуемое). Это решение передается эффекторам (органы движения), с помощью которых командная информация вводится в машину, в результате чего осуществляется перевод УО в нужное состояние. На этом заканчивается цикл регулирования в системе «человек—машина».
Вводя понятие системы «человек — машина», следует отметить два важных обстоятельства. Во-первых, помимо этого термина употребляются и другие: антропотехническая система, эргатическая система, эрготехническая система, система «человек —техника», система «оператор — машина» и др. Детальный анализ и особенности применения этих терминов рассмотрены Ю.Г. Фокиным [184]. Однако не вдаваясь в частные детали, следует отметить, что во многих случаях эти термины фактически означают одно и то же. Поэтому мы будем использовать термин СЧМ как наиболее употребительный.
Во-вторых, чтобы подчеркнуть роль внешней среды (а более широко — условий труда) вводят такое понятие, как система «человек — машина — среда». Однако в этом нет особой необходимости, так как любая СЧМ всегда работает в условиях определенной среды. Об этом свидетельствуют и первые серьезные публикации по инженерной психологии, в которых деятельность оператора рассматривается с учетом тех внешних условий, в которых она протекает [59, 62, 76, 93]. Несмотря на это в этих публикациях речь идет только о системе «человек—машина». Поэтому усложнять название термина введением третьей составляющей «среда» представляется нецелесообразным.
Рис. 1.2. Предмет, цель и задачи инженерной психологии.
Система «человек — машина» представляет собой частный случай управляющих систем, в которых функционирование машины и деятельность человека связаны единым контуром регулирования. При организации взаимосвязи человека и машины в СЧМ основная роль принадлежит уже не столько анатомическим и физиологическим, сколько психологическим свойствам человека: восприятию, памяти, мышлению, вниманию и т. п. От психологических свойств человека во многом зависит его информационное взаимодействие с машиной. Необходимость изучения этих свойств человека в СЧМ привела к появлению инженерной психологии (рис. 1.2).
Инженерная психология есть научная дисциплина, изучающая объективные закономерности процессов информационного взаимодействия человека и техники с целью использования их в практике проектирования, создания и эксплуатации СЧМ. Процессы информационного взаимодействия человека и техники являются предметом инженерной психологии. Значение инженерной психологии при изучении деятельности человека в СЧМ определяется тем, что она исследует процессы приема, хранения, переработки и реализации информации человеком. 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 конечном итоге зависят надежность, точность и быстродействие всей СЧМ. С другой стороны, с теми или иными нарушениями информационного взаимодействия человека и машины связана основная масса ошибок, допускаемых человеком. 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 ограничены: скорость передаваемой ему информации превышает возможности органов чувств, форма сигналов оказывается трудной для осмысливания их человеком и т. п. Если при создании новой техники не будут учтены закономерности восприятия, внимания, памяти и мышления, психические свойства человека и динамика его психических состояний, то это означает, что уже в самой создаваемой технике «закладывается» человеческая ошибка.
В настоящее время инженерная психология развивается интенсивно как в нашей стране, так и за рубежом. Ее развитие направлено на комплексное решение задачи повышения производительности труда, всестороннего и гармоничного развития личности, улучшения условий и гуманизации труда человека» управляющего современной сложной техникой.
Любая, даже самая совершенная техника создается для использования ее человеком. Создание наиболее благоприятных условий для трудовой деятельности человека является важнейшей задачей. Решить эту задачу помогает, наряду с другими науками, и инженерная психология, изучение которой необходимо современному инженеру и организатору производства любого ранга.
1.2. История развития инженерной и психологии
Как самостоятельная научная дисциплина инженерная психология начала формироваться в 40-х годах прошлого века. Однако идеи о необходимости комплексного изучения человека и технических устройств высказывались русскими учеными еще в девятнадцатом столетии. Так, великий русский ученый Д.И. Менделеев уже в 1880 г. говорил о необходимости при конструировании воздухоплавательных аппаратов думать не только о двигателях, но и о человеке и пользоваться данными различных наук. Только тогда будет создан аппарат, «доступный для всех и уютный»,— подчеркивал ученый [цит. по 132].
В 1882 г. русским метеорологом МЛ. Рыхачевым был поставлен вопрос о психологической пригодности к летному делу. Он разработал перечень качеств, необходимых воздухоплавателю для управления летательным аппаратом: быстрота соображения, распорядительность, осмотрительность, внимательность, ловкость, сохранение присутствия духа [132]. Эти положения впоследствии частично использовались при отборе пилотов русской авиации, причем гораздо раньше, чем в других странах. Особенно большое значение профотбор имел для пилотов тяжелых многомоторных самолетов, которые впервые в мире появились в России. Русские авиаторы поставили вопрос о природе летных способностей и наметили возможные пути их определения и использования в летной практике.
Русские ученые еще в конце позапрошлого века предприняли попытки разработать научные и теоретические основы учения о труде. Пионером в этой области явился великий русский ученый Я.М. Сеченов, который первым поставил вопрос об использовании научных данных о человеке для рационализации трудовой деятельности. И.М. Сеченов занялся изучением роли психических процессов при выполнении трудовых актов, поставил вопрос о формировании трудовых навыков и впервые показал, что в процессе трудового обучения изменяется характер регуляции: функции регулятора переходят от зрения к осязанию. Он ввел понятие активного отдыха как лучшего средства повышения и сохранения работоспособности. Работы ученого «Физиологические критерии для установки длины рабочего дня» (1897), «Участие нервной системы в рабочих движениях человека» (1900), «Очерк рабочих движений человека» (1901) и другие не потеряли актуальности и в наше время [40].
Однако в силу целого ряда причин многим идеям прогрессивных русских ученых не суждено было сбыться. Применение их на практике было скорее исключением, чем правилом.
Примерно в то же самое время на Западе (и прежде всего в США) проявляется большой интерес к изучению трудовых актов. В связи с переходом капитализма в его высшую стадию резко усилилась конкурентная борьба, усилилась погоня предпринимателей за получением сверхприбылей. Это заставило их обратить самое серьезное внимание на повышение производительности труда рабочих за счет его дальнейшей интенсификации.
Одна из наиболее крупных попыток решения этой проблемы связана с появлением системы Ф. Тейлора. Она была направлена прежде всего на рационализацию движений рабочего, изгнание из трудового процесса лишних и ненужных движений, осуществление такого темпа работы, при котором производительность труда рабочего достигала максимальных показателей, обеспечивая получение предпринимателем наибольших прибылей. В работах Ф. Тейлора определенное внимание уделялось также психологическим вопросам — профотбору, нормированию труда, приспособлению инструмента к рабочему.
Эти работы являлись типичным примером капиталистической рационализации труда и полностью отвечали интересам предпринимателей. Поэтому в них совершенно не разрабатывались мероприятия по сохранению внутренних ресурсов человека. Противоречивый характер системы Ф. Тейлора отметил В.И. Ленин [88, т. 36, с. 189—190]. Он писал, что, несмотря на ярко выраженный эксплуататорский подход к рабочему, она содержала ряд богатейших научных завоеваний в деле анализа механических движений при труде и выработки правильных приемов работы. Поэтому он призывал советских специалистов использовать все то ценное, что имеется в системе Ф. Тейлора.
Его работы были плодотворно продолжены Ф, Гилбертом. Он выдвинул идею универсальных микродвижений (терблигов), из комбинации которых может быть представлена любая производственная операция. Кроме этого Ф. Гилберт обосновал необходимость изучения трудового процесса до его начала; т. е. его проектирования. Эти идеи были внедрены на заводах Г. Форда, что позволило резко повысить производительность труда.
Изучение трудовых процессов проводилось в западных странах также в рамках психотехники, которая зародилась в начале века. Ее задача заключалась в осуществлении рационализации труда психологическими средствами, в использовании законов человеческого поведения для целесообразного воздействия на человека и регулирования его поведения. Предпосылкой развития психотехники явилось изучение индивидуальных различий людей в дифференциальной психологии. Изучение этих различий и использование их для профессионального отбора в промышленности и армии стало одной из важнейших задач психотехники. Основным методом профотбора были тесты. Их применение было основано на идее врожденных способностей и на принципе однозначного, фатального предназначения человека для какой-либо одной профессии. Главным недостатком психотехники было механистическое понимание способности к деятельности как набора свойств, не связанных между собой и неизменных.
На рубеже 20-х годов в нашей стране вопросам оптимизации производственных условий и конструкции средств труда стало уделяться большое внимание. В 1918г. под руководством В.М. Бехтерева в Петрограде организуется Институт по изучению мозга и психической деятельности, в программе которого одной из центральных становится проблема труда. Бехтерев организует в институте лабораторию труда, в которой сам ведет экспериментальное изучение влияния труда на личность, на ее нервно-психическое состояние. В своих работах он неоднократно выступал с идеей о комплексном изучении трудовой деятельности человека.
В 1920 г. был организован Центральный институт труда (ЦИТ). Под руководством А.К. Гастева в институте был решен ряд вопросов по стандартизации рациональных приемов обучения и трудовой деятельности человека с учетом его биологических и психологических особенностей. Гастев выдвинул новаторскую, концепцию «трудовой установки». Используя идеи И.М. Сеченова и И.П. Павлова, он разработал систему представлений об организации двигательной активности человека в процессе труда, о построении его движений.
Большой интерес представляла идея Гастева о создании «социально-инженерной машины», т. е. такой техники, которая в полной мере соответствует возможностям человека и в которой проблема повышения производительности труда решается одновременно с созданием гуманизированных условий на производстве и обеспечением нормального комфорта в окружающей человека среде. Эта идея Гастева реализуется в современной инженерной психологии при проведении инженерно-психологического проектирования.
В 20-х годах на многих крупных предприятиях промышленности и транспорта создаются лаборатории психотехники. Основное внимание в них уделялось работам по профессиональному отбору. Был проведен также ряд работ, явившихся прообразом современных инженерно-психологических разработок. К их числу можно отнести работу по выбору наиболее рационального расположения букв на клавиатуре пишущей машинки с учетом времени двигательной реакции, работы по рационализации шкал авиационных приборов и кабины самолета, работы по организации рабочего места вагоновожатого и т. п. Эти работы проводились под руководством С.Г. Геллерштейяа, И.Н. Шпильрейна, Н.В. Зимкина и многих других ученых.
Передовые советские ученые-психотехники стремились преодолеть основные недостатки западной психотехники. Ими высказывались идеи о комплексном подходе к изучению трудовой деятельности, об изменчивости способностей, о возможности компенсации одних психических свойств другими, о необходимости учета этих явлений при применении тестов. Однако для многих работ характерным оставалось некритическое применение методов западной психотехники» увлечение тестированием, механическое применение тестов без раскрытия и анализа содержательной стороны вопроса, пренебрежение к теории и голый эмпиризм. В силу этих причин психотехника ни у нас в стране, ни за рубежом не оформилась как самостоятельное научное направление. Несмотря на это, в работах психотехников содержалось много фактического материала, представляющего интерес и для современной инженерной психологии.
Реальные социально-экономические условия для развития инженерной психологии в нашей стране сложились только в конце 50-х годов. Ее интенсивное развитие началось с 1959г., когда при Ленинградском государственном университете под руководством Б.Ф. Ломова, а несколько позже и в Москве при НИИ автоматической аппаратуры под руководством В.П. Зинченко были созданы первые в стране научно-исследовательские лаборатории по инженерной психологии. Их создание дало большой толчок к интенсивному развитию отечественной инженерной психологии. Затем лаборатории и группы инженерной психологии создаются и в других организациях.
В своем развитии инженерная психология прошла два основных этапа. Первоначально в ней преобладали исследования аналитического типа, связанные с оценками тех или иных отдельно взятых технических устройств и элементов с точки зрения их соответствия также отдельно взятым психологическим характеристикам человека. Так были выполнены многочисленные исследования восприятия показаний различных приборов и индикаторов, различения и опознания цифр, букв, условных знаков и т. д., т. е. отдельно взятых сигналов, при помощи которых информация передается человеку. То же самое можно сказать и относительно исследования управляющих движений.
Эти исследования дали полезные результаты. Они позволили разработать инженерно-психологические требования к различным типам средств отображения информации и органам управления, к их взаимному расположению, последовательности использования и т. п. Однако реальная деятельность человека-оператора сводится в них к элементарным реакциям; поэтому накопленные в этих исследованиях данные имеют ограниченное значение. Этот этап развития инженерной психологии иногда называют коррективным. Характерным для него является машиноцентрический подход к анализу систем «человек — машина», т. е. подход «от машины к человеку», при этом человек рассматривается как простое звено СЧМ.
В процессе дальнейшего развития инженерной психологии стала очевидной ограниченность такого подхода. Возникла необходимость психологического изучения деятельности человека-оператора в целом и рассмотрения всей системы психических и других функций, процессов и состояний в контексте этой деятельности. Главный упор в этом случае делается на проектирование деятельности оператора. Проект деятельности выступает как основа решения всех других задач, связанных с разработкой и построением СЧМ: от общей задачи определения ее принципиальной схемы и до конкретных частных задач, например оформления шкал приборов и индикаторных панелей, выбора типов органов управления и т. п. Этот этап развития инженерной психологии носит название проективного. Характерным для него является антропоцентрический подход к анализу СЧМ, т. е. подход «от человека к машине». Необходимо отметить, что такой подход находится пока в стадии становления. Методы его реализации разработаны еще не в полной мере. Однако от разработки методов проектирования деятельности во многом зависит эффективность инженерно-психологических исследований и разработок. Решению этой задачи должно уделяться первостепенное значение.
Таким образом, в процессе развития инженерной психологии осуществляется переход от относительно простых и частных вопросов к более сложным и общим, от изучения отдельных элементов деятельности к деятельности в целом с учетом влияния ее результатов на показатели функционирования всей системы «человек — машина», от рассмотрения человека-оператора как простого звена СЧМ к рассмотрению его как сложной высокоорганизованной системы. Первостепенное значение при этом имеет реализация системного подхода к анализу СЧМ. Все это вытекает как из логики развития инженерной психологии в качестве науки, так и из возрастающих требований практики.
1.3. Задачи инженерной психологии
Как следует из рассмотренного в предыдущих разделах материала, инженерная психология возникла на стыке технических и психологических наук. Поэтому характерными для нее являются черты обеих наук.
Как психологическая наука инженерная психология изучает психические и психофизиологические процессы и свойства человека, выясняя, какие требования к отдельным техническим устройствам и построению СЧМ в целом вытекают из особенностей человеческой деятельности, т. е. решает задачу приспособления техники и условий труда к человеку.
Как техническая наука инженерная психология изучает принципы построения сложных систем, посты и пульты управления, кабины машин, технологические процессы для выяснения требований, предъявляемых к психологическим, психофизиологическим и другим свойствам человека-оператора.
В более конкретном плане проблематика инженерной психологии может быть разделена на ряд направлений, основными из которых являются: методологическое, психофизиологическое, системотехническое, эксплуатационное (рис. 1.3). Такое разделение проблематики инженерной психологии определяет и структуру данного учебного пособия.
Рис. 1.3. Проблематика инженерной психологии.
Методологические проблемы в период активного развертывания инженерно-психологических исследований, характеризующихся переходом от собирания отдельных эмпирических фактов к их упорядочению и систематизации, помогают выделить предмет и объект исследований, определить методы их изучения, определить принципы раскрытия закономерностей в исследуемой области явлений, установить место инженерной психологии в системе наук, ее значение для общественной практики. В конечном итоге методология инженерной психологии — это ее идейные позиции, определяющие назначение, направление и содержание всех ее исследований.
Психофизиологическое направление связано с изучением тех свойств человека, которые имеют наибольшее значение в процессах управления и обслуживания техники. Частными задачами здесь являются следующие.
- Изучение психологических и психофизиологических характеристик человека-оператора. При этом изучаются закономерности приема и переработки информации человеком, характеристики процессов памяти и мышления при управлении и обслуживании техники, особенности принятия решения человеком и осуществления им управляющих воздействий.
- Психологический анализ деятельности оператора в СЧМ. Здесь изучаются общие закономерности деятельности оператора, разрабатывается классификация видов операторской деятельности, выявляется роль различных психических процессов в деятельности оператора.
- Оценка характеристик выполнения оператором отдельных действий. При решении данной задачи имеется в виду оценка быстродействия, точности, надежности, эффективности выполнения оператором отдельных действий при упрощенных формах взаимодействия оператора с техническими устройствами: оператор — индикатор, оператор — орган управления и т. п. Полученные характеристики используются в дальнейшем в качестве исходных данных при оценке соответствующих показателей системы «человек — машина» в целом.
- Изучение функциональных состояний оператора в процессе работы. Здесь разрабатываются принципы и методы изучения состояния человека, изучается влияние различных состояний на работоспособность человека, исследуется его поведение при действии различных факторов, исследуется динамика работоспособности оператора в процессе работы.
Системотехническое направление инженерной психологии связано с изучением инженерно-психологических вопросов построения СЧМ. Это направление включает четыре основные группы задач.
- Разработка инженерно-психологических принципов построения технических элементов СЧМ. Сюда относится разработка требований, принципов построения и проектирования средств отображения информации, органов и пультов управления, рабочих мест, интерьеров операторских пунктов с учетом возможностей и ограничений человека.
- Инженерно-психологическое проектирование и оценка СЧМ. Эта задача есть одна из важнейших в инженерной психологии. Ее составляющими являются: разработка принципов учета человеческого фактора при проектировании СЧМ; распределение инженерно-психологических задач по стадиям проектирования СЧМ; разработка принципов и методов проектирования деятельности человека (коллектива людей) на разных уровнях системы управления.
- Разработка инженерно-психологических принципов построения и организации СЧМ. Важнейшим вопросом здесь является определение возможностей и целесообразности автоматизации функций человека; разработка принципов, методов и критериев распределения функций между человеком и машинными звеньями управляющих, обеспечивающих и обслуживающих систем.
- Разработка принципов, методов и критериев оценки надежности и эффективности СЧМ.
Однако как бы ни была совершенна современная техника, как бы хорошо она ни была приспособлена к человеку, эффективная работа на ней требует всестороннего учета психологических свойств и способностей человека. Большое число происшествий, аварий и отказов обусловлено эксплуатационными причинами. За ними часто кроются ошибки человека, совершенные из-за отсутствия должной организации его труда, недостаточной технической подготовки, незнания правил эксплуатации техники и безопасного обращения с ней. Поэтому возникает задача инженерно-психологического обеспечения эксплуатации СЧМ. Ее решением занимается эксплуатационное направление инженерной психологии. Частными задачами здесь являются следующие.
- Профессиональная подготовка операторов для работы в СЧМ. Сюда относятся вопросы, связанные с разработкой инженерно-психологических рекомендаций по профессиональному отбору, обучению и тренировкам операторов, формированию операторских коллективов и организации взаимодействия между ними.
- Инженерно-психологическое обеспечение научной организации труда операторов. Здесь решаются задачи оптимизации режимов и технологических графиков работы операторов, разработки режимов труда и отдыха, учета психологических факторов для создания безопасных условий труда, разработки инженерно-психологических рекомендаций по построению и использованию эксплуатационно-технической документации.
- Организация групповой деятельности. При этом решаются задачи разработки психологических основ комплектования групп операторов, обеспечения их совместимости в группе, анализа эффективности групповой деятельности и взаимодействия операторов разного уровня управления.
- Медико-биологические и психологические методы повышения эффективности деятельности операторов. Важным здесь является разработка методов повышения психологических характеристик операторов путем проведения специальных тренировок, разработка методов стимуляции деятельности и повышения работоспособности операторов, организация контроля за состоянием и результатами работы оператора.
Необходимо отметить, что рассмотренная классификация задач инженерной психологии является в определенной мере условной. Однако она оказывается удобной чисто в методическом отношении, наглядно показывает, по каким направлениям происходит решение стоящих перед инженерной психологией задач.
1.4. Методологические принципы и системный подход в инженерной психологии
Для успешного решения перечисленных задач в инженерной психологии разработан ряд методологических принципов. Выполнение их на практике способствует повышению результативности инженерно-психологических исследований и разработок. Основными из этих принципов являются следующие.
Принцип гуманизации труда. При решении важнейших практических вопросов, в том числе и таких, как повышение производительности, качества и эффективности труда, отечественная инженерная психология исходит прежде всего из требований, предъявляемых человеком к технике и организации труда, из его возможностей и особенностей деятельности. Принцип гуманизации подчеркивает также ведущую, творческую роль человека в процессе труда. Противоположным ему является принцип симпфликации (упрощения), широко распространенный в зарубежной инженерной психологии. При реализации этого принципа стремятся к максимальному упрощению деятельности человека, из нее выхолащиваются все творческие элементы, а сам человек низводится до придатка машины, оставаясь исполнителем лишь механических действий и движений.
Принцип активного оператора. В общем случае активность человека определена его человеческой природой, тем, что человек в процессе работы обязательно имеет в виду конечную цель своих взаимодействий с машиной; тем, что он не просто перерабатывает информацию, принимает решение, манипулирует органами управления, но обязательно действует, имеет свое личное отношение к выполняемым действиям, активно стремится к цели. Поэтому согласно принципу активного оператора при определении роли человека в СЧМ очень важно, чтобы он не был просто придатком машины, а осуществлял активные функции. Это вызвано тем, что при пассивной позиции оператора его переход к активным действиям требует значительной затраты сил, однако эффективность его работы при этом может оказаться невысокой. При активной же позиции оператора эффективность его деятельности достигает более высокого значения, а его психофизиологические затраты оказываются меньшими. Необходимо уже на стадии проектирования СЧМ определить характер будущей деятельности, ее психологическую структуру, функции и уровень активности оператора. Из этого вытекает следующий принцип, который может быть определен как принцип проектирования деятельности.
Принцип проектирования деятельности. Вопрос о проектировании деятельности был поставлен в 1967г. [92]. Проект деятельности должен выступать как основа решения всех остальных задач построения СЧМ. Точно так же, как при разработке СЧМ проектируются технические устройства, необходимо спроектировать деятельность человека, который будет пользоваться этими устройствами. Более того, сами эти устройства, используемые в СЧМ (системы отображения информации, коммуникации, ввода информации в машину и т. п.), должны разрабатываться на основе и с учетом проекта будущей деятельности человека-оператора. Их нельзя рассматривать сами по себе, безотносительно к человеку. К техническим устройствам нужно подходить как к средствам сознательной деятельности человека.
Принцип последовательности. Согласно ему выполнение инженерно-психологических требований не должно представлять собой одноразовое мероприятие по созданию проекта деятельности оператора, а должно быть обеспечено на всех этапах существования СЧМ: проектирования, производства и эксплуатации. Иными словами, проект деятельности оператора должен явиться не только основой построения СЧМ, но и основой для ее правильного применения по назначению, включая такие вопросы, как обучение и тренировки операторов, организация их труда, контроль и оценка результатов их деятельности и т. п. Реализация на практике принципа последовательности позволяет разработать и внедрить единую систему инженерно-психологического обеспечения СЧМ на всех этапах ее существования.
Принцип комплексности. Реализация этого принципа означает необходимость развития междисциплинарных связей инженерной психологии, взаимодействия ее с другими науками о человеке и технике. Этот принцип опирается на идеи Б.Г. Ананьева, В.М. Бехтерева и других о комплексном изучении человека и человеческого фактора [5]. Подчеркивая ведущее, первостепенное значение психологической проблематики, необходимо иметь в виду, что только ею не исчерпываются все «человеческие» проблемы, возникающие при анализе, изучении и оптимизации СЧМ. В связи с этим возникает потребность тщательного изучения не только информационного взаимодействия, но и других аспектов функционирования систем «человек — машина», в частности антропометрических, гигиенических, физиологических и т. п.
Основой для практической реализации рассмотренных принципов является применение системного подхода. Сущность такого подхода для анализа различных явлений в природе и обществе раскрыта в работе В.П.Кузьмина [84].
Весьма актуально применение системного подхода к изучению систем «человек — машина». Дело в том, что человек-оператор, будучи сам специфической сложной системой, функционирует в более сложной системе, состоящей из ряда подсистем со сложными взаимосвязями между ними. Основные черты системного подхода применительно к инженерно-психологическим явлениям и процессам сводятся к следующему [92].
Во-первых, с позиций системного подхода психические явления следует рассматривать как многомерную и многоуровневую систему. Многомерность проявляется в том, что при изучении психических процессов необходимо в совокупности рассматривать их различные характеристики: информационные, операционные, мотивационные и т. п. Причем каждая из этих характеристик может быть рассмотрена на различных уровнях их изучения. Так, например, процесс принятия решения оператором может рассматриваться с разных сторон: и как нейрофизиологический акт, и как некоторое действие, и как сложный в психическом отношении творческий процесс, и как социально-психологическое образование со своими параметрами. При этом структура и механизмы принятия решения будут различными на разных уровнях психической регуляции деятельности.
Во-вторых, при изучении психических свойств человека нужно учитывать множественность тех отношений, в которых он существует. Это обусловливает разнопорядковость его свойств. Поэтому важной задачей является определение того, какие свойства человека, в каких случаях и каким образом нужно учитывать при проектировании и эксплуатации СЧМ. Для этого нужна разработка многомерной классификации свойств человека. Природные свойства нервной системы, способности, черты характера, мотивация и готовность к деятельности — все это свойства разного порядка. И, очевидно, их следует учитывать по-разному при решении различных задач оптимизации систем «человек — машина».
Например, считается (и это в общем верно), что надежность человека в СЧМ в значительной мере определяется уровнем его тренированности. Однако В.Д. Небылицин [118], уделивший очень много внимания изучению свойств нервной системы и индивидуальных различий между людьми, показал, что в сложных ситуациях, опасных для жизни, иногда берут верх природные свойства человека, определяемые свойствами его нервной системы. Как видим, в зависимости от обстоятельств, даже при решении одной и той же задачи (оценка надежности деятельности человека в СЧМ) приходится принимать во внимание различные свойства человека.
В-третьих, система психических свойств человека не является чем-то застывшим и неизменным. Системный подход требует рассматривать психику человека в динамике, в развитии. Это положение имеет большое значение для инженерной психологии. Определяя, например, требования к системе отображения информации, конструктор может исходить из некоторой экспериментально проверенной схемы, характеризующей структуру операции приема информации человеком. Но в ходе обучения, тренировки и приобретения профессионального опыта эта структура может измениться. Поэтому то, что было сделано на основе первоначальных рекомендаций, может оказаться впоследствии уже не самым лучшим вариантом.
Учет данного положения возможен путем создания адаптивных систем, причем таких, в которых адаптация (приспособление к новым, изменившимся условиям) осуществляется с помощью технических устройств. Некоторый опыт в этом направлении уже есть. К ним относятся системы со сменными [17] или развивающимися мнемосхемами [196]; системы, в которых вычислительная машина как бы прослеживает стратегию деятельности человека и в зависимости от этой стратегии осуществляет селекцию информации, передаваемой человеку [60]; системы с применением логического фильтра — преобразователя, включаемого между объектом управления и оператором, через который информация в преобразованной адекватной для восприятия форме поступает к оператору. Настройка фильтра — преобразователя осуществляется в зависимости от состояния человека-оператора [60].
Наконец, в-четвертых, из системного подхода вытекает необходимость иного (по сравнению с часто встречающимся) понимания детерминизма (причинной обусловленности) психических процессов. Очень часто при анализе психических явлений причины и следствия представляются в виде одномерной цепочки. Следовательно, понятие детерминизма в этом случае отождествляется с той его формой, в которой он существует в классической механике, где речь идет о детерминизме линейного, «жесткого» типа. Такое понимание детерминизма мало пригодно для инженерной психологии. Как отмечал Л.С. Рубинштейн, то или иное воздействие на человека вызывает какой-либо эффект не прямо и непосредственно: этот эффект опосредствуется внутренними условиями, всем психическим складом человеческой личности [159]. В детерминистическом анализе психических явлений важное значение имеет введенное П.К. Анохиным понятие «системообразующий фактор». Он выступает в роли фактора, организующего всю систему процессов, включенных в тот или иной акт. Так, в деятельности оператора таким системообразующим фактором является цель, организующая всю систему психических процессов и состояний, включенных в эту деятельность.
Примером реализации рассмотренных принципов системного подхода является концепция включения, разработанная А.А. Крыловым [40, 81]. Теоретическим обоснованием и экспериментальным исследованием он показал, что новые сигналы не блокируются на «входе» оператора, а ведут к гибкой перестройке информационного процесса в мозгу оператора. «Новый» процесс, включаясь в систему протекающих психологических процессов, приводит к перестройке ее в новую систему. После перестройки изменяется характер протекания психических процессов. На основе концепции включения предложена система частных принципов организации информационных процессов применительно к деятельности оператора.
Реализация рассмотренных принципов позволяет решить основную задачу инженерной психологии, направленную на гуманизацию труда и оптимизацию деятельности человека-оператора. Однако решение этой задачи не является самоцелью, оно должно способствовать решению основной народнохозяйственной задачи — повышению эффективности общественного производства. На основании этого могут быть сформулированы условия проведения инженерно-психологических разработок и внедрения их в жизнь. Суть их заключается в следующем.
- Конечным, выходным результатом инженерно-психологических разработок должно быть получение и оптимизация обобщенных показателей деятельности оператора и системы «человек — машина», и прежде всего таких, как эффективность, надежность, точность, быстродействие и др. При этом следует иметь в виду, что стабильные и высокие значения этих показателей не могут быть обеспечены без создания оптимальных условий деятельности оператора.
- Получение и оптимизация требуемых показателей деятельности оператора и СЧМ должны осуществляться уже на этапе проектирования, поскольку возможности их оптимизации и корректировки в процессе эксплуатации крайне ограничены. Поэтому по своему характеру инженерная психология должна быть прежде всего проективной.
- В процессе разработки на основе проекта деятельности человека должны быть обеспечены требуемые значения показателей функционирования СЧМ (так называемые потенциальные значения). Учет инженерно-психологических требований в ходе эксплуатации СЧМ позволяет поддерживать ее реальные характеристики на уровне, близком к потенциальному.
Нетрудно видеть, что первое условие определяет конечный результат инженерно-психологических разработок, второе показывает, когда этот результат должен быть обеспечен, а третье определяет способ его получения. Только при таком подходе к проведению инженерно-психологических исследований и разработок может быть обеспечено создание высокоэффективных систем «человек — машина» за счет всестороннего учета человеческого фактора при их проектировании, производстве и эксплуатации.
1.5. Связь инженерной психологии с другими науками
Инженерная психология развивается в тесном контакте с другими науками. Точно так же результаты инженерно-психологических исследований и разработок используются на практике совместно с результатами, полученными в других науках.
Прежде всего развитие инженерной психологии происходит в тесной связи с развитием психологической науки в целом. И это не случайно, поскольку без такой связи развитие инженерной психологии невозможно. Причем эта связь взаимная. С одной стороны, инженерная психология широко использует данные, полученные в различных отраслях психологии. С другой стороны, инженерно-психологические исследования влияют по принципу обратной связи на многие отрасли психологической науки. Происходит критическое переосмысливание многих вопросов, относящихся к проблемам психических процессов, функций и состояний с позиций системного подхода. Последний требует изучения и описания психических явлений исходя из конкретного психологического анализа деятельности человека-оператора. В результате этого вскрываются внутренние связи как между компонентами изучаемых психологических явлений, так и между ними и управляющими действиями с их количественной оценкой.
Исследуя процессы информационного взаимодействия человека и техники, инженерная психология опирается на методологические принципы, теоретические концепции и схемы, разработанные в общей (теоретической) психологии. Она использует знания о закономерностях восприятия, внимания, памяти и мышления, посредством которых человек принимает и перерабатывает информацию, накопленную в экспериментальной психологии.
Большое значение для инженерной психологии имеют данные психофизиологии, раскрывающие физиологическое обеспечение психических процессов, а также физиологические основы индивидуальных различий между людьми.
Инженерная психология тесно связана с психологией труда, исследующей строение и механизмы психической регуляции трудовой деятельности человека, разрабатывающей на основе таких исследований методы рациональной организации труда, профессионального обучения, ориентации и подбора специалистов.
Нужно отметить, что первоначально инженерная психология возникла как прикладная ветвь экспериментальной психологии и развивалась относительно независимо от психологии труда. Она и называлась прикладной экспериментальной психологией.
| Однако в ходе развития инженерной психологии стало ясно, что она не может ограничиваться только изучением психических процессов, посредством которых человек принимает и перерабатывает информацию, поступающую от технических устройств. Возникла необходимость изучения трудовой деятельности человека-оператора в целом. В этой связи многие проблемы психологии труда (профессионального обучения, отбора и др.) стали также и проблемами инженерной психологии. Однако инженерная психология рассматривает эти проблемы в специфическом плане: деятельности человека-оператора в СЧМ.
Поскольку современная техника обслуживается, как правило, коллективами людей, инженерная психология обращается к проблемам социальной психологии, изучающей закономерности формирования коллективов, совместную деятельность, общение и взаимоотношение людей. Но опять-таки она берет социально-психологические проблемы в специфическом плане: взаимодействия людей в СЧМ.
При решении многих задач профессионального отбора, обучения и тренировок операторов инженерная психология использует достижения, полученные в педагогической психологии и педагогике. В последнее время наметились точки соприкосновения между такими, казалось бы далекими друг от друга отраслями психологии, как инженерная и юридическая. Речь идет в данном случае о психологическом анализе и установлении ответственности различных лиц за совершаемые оператором ошибочные действия (особенно приводящие к нежелательным последствиям). Причем сказанное относится не только к оперативному персоналу, но и к создателям техники, и организаторам производства [179].
Сравнительно новым и довольно специфическим классом СЧМ являются системы «человек — ЭВМ». Инженерно-психологическое обоснование в таких системах требуется при создании операторского интерфейса, разработке и отладке программ, организации диалога между человеком и ЭВМ и др. Эти задачи инженерная психология решает с такими довольно новыми направлениями психологической науки, как психология компьютеризации и психология программирования [211].
Являясь наукой, связанной с изучением трудовой деятельности оператора, инженерная психология не может решать свои задачи без связи с другими науками о труде. Так, разрабатывая критерии оценки тяжести и напряженности операторского труда, методы оценки функциональных состояний, решая проблемы утомления и борьбы с монотонней, создания благоприятных условий труда инженерная психология использует данные физиологии труда и гигиены труда. Большое значение инженерная психология имеет при решении задач охраны и безопасности труда. Это обусловлено тем, что анализ причин производственного травматизма показывает, что его причинами зачастую являются психологические факторы. Причем во многих случаях их роль существенно выше, чем роль технических и организационных факторов.
Инженерная психология тесно связана и с научной организацией труда (НОТ). Наряду с данными других психологических наук при решении целого ряда задач НОТ (разработка норм труда, рационализация трудовых приемов, совершенствование условий труда и др.) широко используются и результаты инженерно-психологических исследований и разработок.
Одной из ярко выраженных тенденций развития современного научного знания является интеграция наук, изучающих различные аспекты сложных объектов, и комплексный подход к решению важнейших практических задач. Один из таких научно-практических комплексов, в которые включается инженерная психология,— это эргономика, которая занимается изучением различных аспектов трудовых процессов с целью их оптимизации. Наряду с инженерной психологией в эргономический комплекс включаются также психология, физиология и гигиена труда, антропометрия, биомеханика, техническая эстетика и некоторые другие дисциплины. Круг дисциплин, входящих в этот комплекс, пока еще точно не определен, что создает на пути развития эргономики целый ряд трудностей методологического характера.
Пока еще нет понятийного аппарата эргономики, нет методов изучения взаимосвязей между ее основными компонентами, имеющими различный характер, нет иерархической системы множественных критериев и т. п. Поэтому некоторые авторы считают, что эргономика вряд ли пока может рассматриваться как самостоятельная наука [40]. Очевидно, все это затрудняет также выявление взаимоотношений между инженерной психологией и эргономикой. Некоторые авторы считают, что инженерная психология является одной из составных частей эргономики [15,38]. Иногда эргономика рассматривается как несколько расширенная гигиеническими, антропометрическими и другими сведениями инженерная психология, т. е., по существу, происходит замена одного термина другим [102]. В ряде случаев инженерная психология трактуется как одна из теоретических основ эргономики [24].
Рис. 1.4. Особенности СЧМ, учитываемые при инженерно-психологическом (прерывистый контур) и эргономическом (сплошной контур) подходе к ее анализу и синтезу (по Ю.Г. Фокину).
Интересный взгляд на этот вопрос высказывает Ю.Г. Фокин [186], Он отмечает, что операторской деятельностью занимается и инженерная психология» и эргономика. При этом инженерная психология главное внимание уделяет оптимизации информационных потоков, изучению процессов переработки информации человеком-оператором. Эргономика не вникает столь глубоко в существо психических процессов переработки информации человеком, уделяя большое внимание учету факторов среды, конструированию технических средств, определению результатов функционирования системы (рис. 1.4). Такой взгляд существенно снижает области исследования как в эргономике, так и инженерной психологии. Так, в работах [55,56] отмечается, что эргономические исследования обязательно должны опираться на фундаментальные исследования психических процессов, свойств и состояний человека. В работах же [58, 59, 68] указывается, что задачами инженерной психологии является и учет влияния факторов среды на состояние и работоспособность оператора, определение показателей работы оператора и влияние их на «выходные» характеристики СЧМ, большое внимание уделяется разработке инженерно-психологических требований к технике. При таком подходе области исследования эргономики и инженерной психологии существенно сближаются, что дает основание не делать между ними существенного различия. [38,77,112]. Близкий к этому взгляд отражается в данном издании.
Сейчас пока еще трудно однозначно сказать, какое из этих мнений является правильным. Важно отметить другое. В любом случае эргономика не подменяет, не заменяет, не поглощает ни физиологию, ни гигиену труда, ни инженерную психологию, никакую другую науку. Включаясь в эргономический комплекс с целью решения тех или иных задач, ни одна из них не теряет своей самостоятельности.
Еще одним научным комплексом является наука управления. В настоящее время повышение «удельного веса» социальных и организационных факторов на производстве выдвигает необходимость помимо изучения систем «человек — машина» интенсивно исследовать системы «человек — коллектив — техника — среда», иначе: «социотехнические системы». На этой основе рождается новый научный комплекс — наука управления. В рамках этого комплекса инженерная психология также не теряет самостоятельности, объединяется с экономикой, организацией труда, социологией, социальной психологией и рядом других дисциплин, изучающих социотехнические системы. Важное место в этом комплексе занимает психология управления, включающая в себя функционально-структурный анализ организационных систем и управленческой деятельности, психологический анализ построения, эксплуатации и использования в народном хозяйстве АСУ организационного типа (АСУП, ОАСУ и др.), социально-психологический анализ производственных и управленческих коллективов с исследованием психологии руководства.
Таким образом, в психологии управления осуществляется переход от «операторской» психологии к анализу деятельности проектировщиков и конструкторов АСУ, а также обслуживающего персонала этих систем. Главное здесь — глубокое изучение психологических особенностей, структуры, механизмов управленческих процессов, управленческой деятельности в целом.
Из рассмотренного видно, что управленческая деятельность выходит за рамки инженерной психологии и не может быть понята без социально-психологического анализа процессов управления. Однако точно так же она не может быть изучена и без инженерно-психологического анализа социотехнических систем. В этом заключается прямая взаимосвязь инженерной психологии и науки управления (точнее, той ее части, которая относится к психологии управления). Дальнейшее развитие психология управления получила в последнее время, когда в ее рамках возникло новое научное направление — психология менеджмента. Оно ориентировано на психологическое обеспечение эффективной жизнедеятельности (функционирования) организаций в рыночных условиях хозяйственных отношений. Для успешного выполнения своих обязанностей современный менеджер (от английского menedement — управление) должен обладать серьезными психологическими знаниями, а при работе его в промышленности, транспорте, системах связи в этом комплексе знаний велика роль инженерной психологии и психологии труда. Более подробно этот вопрос рассмотрен в последней главе.
Инженерная психология связана также с кибернетикой и системотехникой. Системотехника представляет собой новое научное направление, находящееся в стадии формирования. В настоящее время системотехника понимается как техническая наука об общих принципах создания, совершенствования и использования технических систем. Вполне очевидно, что системотехническое проектирование немыслимо без учета человеческого фактора, проектирования операторской деятельности, без других данных инженерной психологии,
Кибернетика представляет собой науку об общих закономерностях процессов управления в системах различного характера (живых организмах, технике, обществе). Значение кибернетики для инженерной психологии заключается в том, что она позволяет подойти к изучению и описанию с единых позиций таких качественно разнородных составляющих СЧМ, какими являются человек и машина.
Однако при решении инженерно-психологических задач такое рассмотрение человека и машины в СЧМ является не более чем просто методическим приемом, искусственным методом, позволяющим соотносить между собой различные составляющие СЧМ. При этом нельзя, конечно, забывать о специфичности деятельности человека, подчиняющейся биологическим и психологическим законам, и работы машины, которая подчиняется физическим и химическим законам.
Большое значение для инженерной психологии имеет использование математических методов. Это особенно важно в настоящее время, когда становится очевидной проектировочная сущность инженерной психологии. Хорошо известно, что любой проект (а проектирование деятельности оператора не составляет, очевидно, исключения) предполагает обязательное использование и получение тех или иных количественных характеристик и соотношении. И здесь не обойтись без математики. Как известно, К. Маркс считал, что наука только тогда достигает совершенства, когда ей удается пользоваться математикой [23, с. 66]. В настоящее время инженерная психология уже достигла такого уровня развития. Математические методы широко применяются для построения моделей деятельности оператора, при планировании и обработке результатов инженерно-психологических экспериментов, при получении количественных оценок деятельности оператора и т. д. Однако правильное применение математических методов невозможно без учета психологических и психофизиологических закономерностей операторской деятельности, без опоры на ее содержательную сторону. Поэтому существующие разделы математики не всегда могут быть просто перенесены в область инженерной психологии.
В последние годы усиливаются взаимосвязи между инженерной психологией и экономикой. Это обусловлено развитием техники и технологий, совершенствованием системы экономического планирования и управления производством, что открывает мощные резервы роста производительности труда и повышения эффективности производства. Однако они могут быть по-настоящему реализованы только при условии развития творческой активности человека. Поэтому наряду с резервами, создаваемыми научно-техническим прогрессом, все большее значение на современном этапе приобретают резервы главной производительной силы общества — человека. Возрастает роль психологических факторов как одного из важнейших условий интенсификации экономики [156].
Большая роль в решении данного вопроса принадлежит инженерной психологии, которая непосредственно включается в процесс совершенствования рыночных отношений в нашей стране. Использование ее достижений в общественной практике становится важнейшим условием роста производительности и качества труда, повышения эффективности управления народным хозяйством» совершенствования современной техники и технологий, дальнейшего развития системы профессиональной подготовки и охраны труда, воспитания в процессе труда нового человека [92,94]. Все это в конечном итоге определяет экономическое значение инженерной психологии.
Связь эта взаимная. Широкое внедрение инженерно-психологических разработок в практику народного хозяйства оказывает существенное влияние на экономические показатели отдельных подразделений и предприятий. В свою очередь, высокая экономическая эффективность этих разработок способствует более быстрому и широкому их внедрению, возрастанию авторитета научных исследований в области инженерной психологии. Это оказывает существенное влияние на развитие дальнейших исследований в данной области [169].
Заканчивая рассмотрение междисциплинарных связей инженерной психологии, необходимо остановиться на ее месте в системе подготовки современного инженера. Изучение инженерной психологии базируется на некоторых разделах ряда учебных дисциплин.
Знания из области физики необходимы при проведении инженерно-психологических измерений и экспериментов, при изучении характеристик анализаторов человека, при пользовании различного рода измерительными приборами. Математические знания нужны при изучении количественных характеристик деятельности оператора. Политическая экономия способствует правильному пониманию роли и места человека при различных способах производства. Без опоры на общую теорию надежности затруднено изучение надежности оператора и системы «человек — машина». Знание возможностей и принципов построения ЭВМ помогает в изучении вопросов распределения функций между человеком и машиной и моделирования деятельности оператора.
Помимо этого инженерная психология является базой для изучения таких дисциплин по профилю подготовки студента, как конструирование аппаратуры, техническая эксплуатация, охрана труда и техника безопасности, экономика и организация промышленного производства и др. Для изучения этих дисциплин нужны сведения о характеристиках и возможностях человека, его свойствах и состояниях в процессе труда.
Глава II
ИНФО0РМАЦИОННОЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ МЕЖДУ ЧЕЛОВЕКОМ И МИШИНОЙ
1 2.1. Общие понятия об информации
Понятие информации имеет фундаментальное значение для инженерной психологии. Это обусловлено тем, что содержание функций человека в СЧМ составляют информационные процессы передачи, переработки, хранения и реализации информации, а информационное взаимодействие между человеком и машиной составляет предмет инженерной психологии. Поэтому для решения многих инженерно-психологических проблем весьма важно решение двух взаимосвязанных задач: во-первых, изучение закономерностей информационной деятельности человека, и во-вторых, организация процесса обмена информацией между человеком и машиной в СЧМ. Теоретической базой для изучения информационных процессов является теория информации, основные положения которой разработал применительно к техническим каналам связи известный американский ученый К. Шеннон. Эти положения он опубликовал в широко известной статье «Математическая теория связи» (1948 г.). Основная идея К. Шеннона заключается в том, что с информацией можно обращаться почти так же, как с другими физическими категориями, какими являются вещество и энергия. Поэтому информация не может быть определена через эти категории и является наряду с ними одной из трех самостоятельных субстанций окружающего нас мира. Следовательно, согласно К. Шеннону, и транспортировка (передача) информации может рассматриваться подобно транспортировке вещества и энергии.
Несмотря на частое использование термина «информация» в различных сферах жизни и деятельности человека однозначного определения этого понятия пока не существует. Мы будем понимать под информацией совокупность сведений, уменьшающих неопределенность в выборе различных возможностей. При таком подходе понятие информации связывается с понятиями вероятности, энтропии, ансамбля, неопределенности выбора, неожиданности появления события и с логарифмической функцией при некотором постоянном основании логарифма. Именно такой подход применяется в теории информации (статистической теории связи). Необходимо отметить, что такое определение информации существенно отличается от обыденного значения этого слова.
В инженерной психологии более конкретно под информацией понимают любые изменения в управляемом процессе, отображаемые на средствах отображения информации или непосредственно воспринимаемые оператором, а также команды, указания о необходимости осуществления тех или иных воздействий на процесс управления. Любое сообщение информативно, если оно представляет то, чего человек не знал до его поступления. Сообщение представляет собой совокупность сведений о некоторой физической системе.
Применительно к деятельности оператора сообщение — совокупность зрительных, слуховых и других сигналов, воспринимаемых им в данный момент времени, а также «сигналов», хранимых в памяти оператора [26]. Сообщение приобретает смысл (содержит некоторое количество информации) только тогда, когда состояние системы заранее неизвестно, случайно, т. е. системе присуща какая-то степень неопределенности. В качестве меры неопределенности в теории информации используется понятие энтропии. Неопределенность системы уменьшается при получении каких-либо сведений об этой системе. Чем больше объем полученных сведений, чем они более содержательные, тем большей информацией о системе можно располагать. На этом основании базируется подход к определению количества информации, в соответствии с которым количество информации измеряется уменьшением энтропии той системы, для уточнения состояния которой предназначены эти сведения. Другими словами, мерой количества информации является снятая неопределенность (снятая энтропия). Подробнее этот вопрос рассматривается в следующем параграфе.
Материальным носителем информации является сигнал (от лат. signum — знак). Сигнал — это процесс или явление (внешнее или внутреннее, осознанное или неосознанное), несущее сообщение о каком-либо событии и ориентирующее человека относительно этого события. В психологии такие сигналы называют также раздражителями. В соответствии с характером анализаторов (органов чувств) и других воспринимающих систем выделяются сигналы: оптические, акустические, механические, термические, электромагнитные, химические и др. Сигнал, являясь носителем сообщения, содержит в себе определенную информацию для получателя. Вне сигналов информация не существует. В то же время она не зависит от конкретных физических (и вообще материальных) свойств сигналов. Одна и та же информация может быть передана различными сигналами. Например, одна и та же информация о состоянии объекта управления может быть передана оператору с помощью оптических (показание прибора), звуковых (сирена, голос), тактильных (вибрация руля управления) и других сигналов [128].
Связь между сигналом и характером вызываемых им информационных процессов составляет смысловое содержание сигнала. Смысл сигнала (в отличие от количества информации) не является объективным свойством его источника: один и тот же сигнал может интерпретироваться различными получателями по разному и, напротив, в определенных ситуациях различные сигналы могут оцениваться как имеющие один и тот же смысл. Таким образом, смысл сообщения определяется его субъективной интерпретацией получателем (оператором). Это положение имеет важное значение для любой человеческой деятельности, но оно, к сожалению, лежит вне рамок статистической теории информации, что существенно ограничивает возможности ее применения в инженерной психологии.
Связь между сигналом и несущей им информацией базируется на принципе изоморфизма (от лат, isos — равный и morphes — форма). Под ним понимается общая форма взаимной упорядоченности двух множеств. Изоморфизм представляет собой однозначное свойство элементов и отношений двух множеств. Например, множество состояний звукового давления и множество состояний намагничивания на магнитной ленте являются изоморфными. Множество возбуждений зрительного нерва, возникающих под воздействием световых волн, действующих на сетчатку глаза, находится в соотношении изоморфизма с источником информации. Это множество нервных импульсов является нервными сигналами действующего источника.
Понятие изоморфизма имеет важное значение при анализе информационных процессов. Это обусловлено тем, что сигнал представляет собой множество состояний своего носителя, изоморфное множеству состояний источника. Изоморфное отношение множества состояний носителя информации к множеству — источнику, определяющее лишь общую упорядоченность двух множеств, делает сигнал кодом источника информации- Благодаря кодированию, производится перевод упорядоченности состояний источника в определенную упорядоченность носителя. Например, множество точек звуковой дорожки на пластинке, упорядоченное в пространстве, представляет собой код множества состояний звукового давления, упорядоченного во времени. Таким образом, благодаря изоморфизму, информация несет сведения о своем источнике [8].
Используемая в деятельности оператора информация классифицируется по ряду признаков. Выше уже отмечалось, что в зависимости от модальности (вида) сигнала информация может быть зрительной, слуховой, тактильной, проприоцептивной (отражает характер движений человека) и др. По значению информация подразделяется на командную (дает указания о необходимости проведения определенных действий) и осведомительную (дает представление о сложившейся ситуации). По своему характеру информация может быть релевантной (полезной, относящейся к решаемой в данный момент задаче) и иррелевантной (бесполезной, ненужной в данной ситуации; такая информация может оказаться и вредной с точки зрения эффективности работы оператора, тогда она называется помехой). Иррелевантную информацию не следует путать с избыточной информацией, которая во многих случаях оказывает положительное влияние на деятельность оператора.
С точки зрения полноты информация подразделяется на избыточную и безызбыточную. Введение избыточности (изображение, естественный язык, применение специальных помехоустойчивых кодов и др.) является эффективным средством борьбы с помехами, повышает помехоустойчивость работы оператора. С этой же точки зрения информация может быть полной и неполной. По форме информация может быть количественной (несет количественные характеристики объекта управления) и качественной (несет модальные, качественные характеристики: больше — меньше, выше — ниже; правый крен, левый крен, отсутствие крена и т. п.). Несмотря на свой качественный характер такая информация тем не менее также может быть оценена количественно.
С точки зрения искажений информация может быть достоверной (истинной) и недостоверной (ложной, искаженной). Последняя, если ее вовремя не распознать, может внести дезорганизацию в процесс управления. Недостоверная информация может возникнуть как вследствие сбоев в работе технических средств, так и вследствие ошибок операторов. В зависимости от источника поступления информация делится на приборную (инструментальную) и неинструментальную. Приборная информация поступает к оператору со средств отображения информации, как правило, в закодированном виде. Для уяснения смысла такой информации оператору нужно провести ее декодирование, т. е. привести ее к исходному виду. Неинструментальная информация непосредственно поступает на органы чувств оператора. Она присутствует практически во всех видах операторской деятельности, однако ее роль и значение для многих из них существенно разная. Так, для операторов АСУ ее роль крайне мала, хотя и здесь в ряде случаев появление необычных запахов, вибраций, шумов может нести информацию об изменении режима работы системы, возникновению неполадок в ее работе. Опытный сталевар управляет процессом плавки не только с помощью приборов, но и учитывает при этом цвет металла и другие его характеристики. Исключительную роль неинструментальная информация имеет при проведении органолептичес-ких исследований, то есть при измерении и оценке тех или иных показателей с помощью органов чувств (например, визуальный контроль).
Важную роль неинструментальная информация играет в деятельности операторов транспортных средств. Так, летчик, ощущая угловые и продольные ускорения, вибрации, шумы, усилия на органах управления и даже запахи, систематически обозревая внекабинное пространство при визуальном полете, может косвенно судить о состоянии самолета, изменении режима полета.
Неинструментальная информация совместно с приборной информацией является важной составной частью информационной модели. В связи с этим возникает важная инженерно-психологическая проблема взаимодействия двух видов информации: инструментальной и неинструментальной. От особенностей их взаимодействия зависит надежность восприятия информации человеком и, следовательно, надежность его деятельности. При этом следует иметь в виду, что несогласованность инструментальных и неинструментальных сигналов оказывает отрицательное влияние на деятельность оператора, являясь источником возник-новения конфликтной ситуации. Конфликтность ее состоит в том, что при явной своей значимости обнаруженный сигнал не может быть использован для организации действий. Поэтому считается, что неинструментальная информация также может и должна подвергаться упорядочению и в этом отношении она принципиально не отличается от инструментальной [112].