Тема 15. Инженерно-психологическая оценка систем

"человек - машина"

15.1. Общие сведения об инженерно-психологической оценке

Для обеспечения высоких характеристик системы "человек-машина", связанных с учетом человеческого фактора, на каждом из этапов (проектирование, производство и эксплуатация) должна проводиться инженерно-психологическая оценка, которая заключается в определении основных характеристик деятельности оператора, его рабочего места и системы "человек-машина" в целом.

По своим результатам инженерно-психологическая оценка может быть качественной, количественной и комбинированной. При количественной оценке определяются числовые значения оцениваемых параметров, они могут быть получены одним из следующих способов: расчетным, экспертным или экспериментальным.

При качественной оценке числовые значения оцениваемых параметров не определяются, а суждения о них выносятся, как правило, в двоичной форме: лучше - хуже, больше-меньше, удовлетворяет заданным требованиям - не удовлетворяет им и т.д.

По своему характеру инженерно-психологическая оценка может быть двух видов - статической и динамической. Статическая заключается в оценке тех или иных качеств системы без учета процесса ее функционирования. Примером ее является оценка расположения индикаторов и органов управления в сенсорном и моторном полях, оценка надежности оператора и системы в целом для некоторых "усредненных" режимов. Кроме этого, должны быть оценены алгоритмы и характер работы оператором. Поэтому обязательным условием является проведение также и динамической оценки. Суть - в оценке системы по результатам работы операторов и с учетом результатов работы в течение определенного промежутка времени. Данная оценка является главной, по результатам которой принимаются те или иные решения об оцениваемой системе.

По режиму работы СЧМ: при проведении регламентных работ, при поиске и устранении неисправностей, при контроле функционирования.

По способу оценки: экспериментальными методами, с использованием моделирующих стендов, методами математического моделирования, которые позволяют, не имея еще реальной системы, предсказать результаты деятельности оператора.

Основными из особенностей, которые необходимо учитывать при проведении оценки, являются следующие.

1. В процессе работы человек непрерывно обучается, что приводит к улучшению характеристики его работы. Это затрудняет воспроизводство испытаний, ибо при повторных испытаниях человек является более подготовленным, чем при предыдущих.

2. Изменение характеристик деятельности человека наблюдается на протяжении рабочего дня.

3. Все характеристики работы оператора в силу подверженности влияния большего числа объективных и субъективных факторов имеют характер случайных величин, поэтому при их определении и регистрации обычно используются статистические методы.

Выводы, касающиеся проведения инженерно-психологической

оценки

Во-первых, должны быть четко определены основные режимы функционирования системы "человек - машина", для каждого из них необходимо определить все возможные состояния оператора и системы в целом, для которых должна быть получена инженерно - психологическая оценка.

Во-вторых, полученные для тех или иных состояний результаты должны быть обработаны статистическими методами, а также методами логического анализа.

Соблюдение этих условий способствует повышению качества оценки и достоверности ее результатов. Значение инженерно-психологической оценки возрастает в связи с внедрением ГОСТа. Согласно стандарту, при аттестации промышленной продукции наряду с другими должен определяться и эргономический показатель качества. Этот показатель учитывает целый комплекс свойств человека (в том числе психофизиологических и психологических), проявляющихся в различных производственных условиях.

15.2. Особенности проведения инженерно-психологической оценки

при проектировании, производстве и эксплуатации систем

"человек - машина"

Инженерно-психологическая оценка должна проводиться на каждом из этапов создания СЧМ - проектировании, производстве и эксплуатации.

Инженерно-психологическая оценка при проектировании СЧМ проводится в следующих целях:

для проверки соответствия выполненного проекта или его отдельных частей запланированным требованиям;

для сравнения между собой различных вариантов проекта или его отдельных частей и выбора наилучшего;

для уточнения характеристик, полученных на предыдущих этапах проектирования.

Инженерно-психологической оценке в ходе проектирования подлежат:

- характеристики деятельности оператора (надежность, быстрота, напряженность и др.);

- организация системы "человек-машина" и прежде всего организация взаимодействия между человеком и техническими устройствами;

- рабочие места операторов в целом и отдельные элементы рабочих мест (пульт управления, средства отображения и ввода информации, рабочее кресло и т.д.);

- алгоритмы и нормы деятельности оператора;

- требуемая степень обученности и профессиональной подготовки операторов;

- условия внешней среды.

Инженерно-психологическая оценка проводится в течение всего процесса проектирования системы - от первоначальных идей проекта до испытаний опытного образца. Оценка начинается с составления цикла разработки системы, под которым понимается протекающий во времени процесс последовательных операций, относящихся к проектированию, изготовлению и испытанию системы. В цикл входит несколько этапов.

1. Определение общего назначения системы и требований к ней. Определяются особенности и некоторые ограничения, накладываемые на конструкцию. Заканчивается этап описанием основных задач системы, общего плана ее создания и ограничений при проектировании и эксплуатации.

2. Оценка общего плана системы. Определяется структура и функции системы, структурная схема системы и ее важнейших подсистем. Оценка распределения функций между человеком и техническими устройствами; детальное описание задач оператора; разработка критериев оценки узлов и системы в целом. Этот этап является самым сложным.

3. Детальное изучение системы и доводка проекта. Эта работа начинается с оценки чертежей отдельных подсистем. С помощью чертежей выясняются вопросы: внешний вид, размеры и соотношения оборудования, расположение органов индикации и управления.

4. Предварительное рассмотрение конструкции и макета. Чаще всего макетируются лишь определенные блоки, но не система в целом. На макетах проводятся экспериментальные исследования работы оператора с тем или иным оборудованием.

5. Рассмотрение конструкции в деталях. Основное внимание уделяется тем элементам конструкции, с которыми в основном придется иметь дело оператору. Тщательно проверяются средства отображения информации, органы управления, рабочие места в целом.

6 и 7. Изготовление и оценка опытного образца. Испытание опытного образца. Производится оценка опытного образца. Основная задача этого этапа - оценка удобства эксплуатации и определение основных характеристик системы. Под удобством эксплуатации понимается совокупность таких свойств, которые исключают непроизвольные затраты времени, сил и средств и обеспечивают легкость, простоту и безопасность эксплуатации (количество обслуживающего персонала, организация рабочих мест операторов, доступность и ремонтопригодность аппаратуры, методы контроля и оценки качества функционирования аппаратуры, инструменты, техническая документация, контрольно - измерительные приборы).

В ходе испытаний опытного образца определяются основные характеристики системы: надежность, пропускная способность, быстродействие.

Эффективность функционирования СЧМ зависит не только от качества проектирования, но и от качества изготовления ее на заводе.

Объектом инженерно-психологической оценки должны быть не только условия труда на данном рабочем месте, но и производственный процесс в целом с учетом влияния его на результаты труда отдельных работников.

Под производственным процессом будем понимать изменение во времени комплекса производственного оборудования, производящего определенные изделия. При этом следует иметь в виду, что производственный процесс всегда нуждается в участии человека.

Инженерно-психологической оценке в процессе производства подлежат:

- сложность выполняемой работы (соответствие разряда рабочего требуемому разряду работ);

- количество времени на выполнение работы;

- время суток выполняемой работы;

- качество конструкторско-технологической документации, с которой работают люди в процессе производства технических систем;

- количество конструкторских изменений в проектно-конструкторской документации;

- соответствие характера работы возможностям анализаторов работающего человека;

- условия внешней среды на рабочем месте;

- взаимоотношения работника с коллективом и руководителями, психологический климат в цехе, бригаде, участке;

- условия семьи и быта.

Особое внимание следует уделить проверке соответствия характера работы возможностям анализаторов человека (при производстве микроминиатюрной аппаратуры). Нужен микроскоп, увеличительное стекло.

Используется мнение экспертов (10-15 человек), в результате которого определяются наиболее значимые факторы, влияющие на надежность работы исполнителя.

После завершения всех работ по проектированию и производству системы полезно проанализировать ее работоспособность и провести наблюдения за деятельностью обслуживающего персонала в условиях реальной ее эксплуатации.

Инженерно-психологическая оценка эксплуатируемых систем производится в следующем порядке:

1. Знакомство с системой осуществляется по ее техническим описаниям и инструкциям по эксплуатации.

2. Строится структурная схема системы, отражающая связи отдельных подсистем, потоки информации и протекание процессов управления. Особо выделяются "человеческие звенья".

3. Целесообразно описать возможные изменения внешней обстановки, приводящие к развитию экстремальных ситуаций.

4. Для всех режимов необходимо выяснить, в каких случаях и по каким причинам чаще всего возникают отказы, ошибки, каковы их последствия и частота появления.

5. Инженерно-психологическая оценка рабочих мест. Общая характеристика. Определяется, каким образом осуществляется взаимодействие человека и техники. Оценивается площадь и объем помещения, факторы жизнеобеспечения, условия производственной среды.

6. Функции оператора рассматриваются как для нормальных режимов работы, так и для различного рода экстремальных ситуаций.

7. На основании всех полученных данных формируется заключение об эффективности системы, даются рекомендации по модернизации

При проведении инженерно-психологической оценки эксплуатируемых систем широко используются такие методы исследования, как наблюдение, хронометраж, профессиограмма и др. Для оценки состояния оператора - физиологические методы. Большое значение имеют и математические модели взаимодействия оператора и техники.

15.3. Инженерно-психологическая оценка рабочего места

по чертежам общего вида

Поскольку на стадиях проектирования будущая СЧМ существует, как правило, лишь в чертежах, возникает необходимость разработки методов проведения инженерно-психологической оценки рабочего места по чертежам общего вида.

Такая оценка заключается в проверке выполнения антропометрических и психофизиологических требований, предъявляемых инженерной психологией:

- к размерам пульта управления;

- к размещению индикаторов и органов управления;

- к размерам отдельных индикаторов;

- к светотехническим характеристикам индикаторов;

- к взаимному расположению индикаторов и органов управления.

Ширина пульта определяется горизонтальным размером второстепенной зоны расположения индикаторов, ограниченной зоной периферического зрения.

Высота пульта зависит от характера рабочего места. Если оператору по условиям работы не требуется наблюдение за пространством, расположенным позади пульта, то максимальная высота пульта управления определяется высотой расположения глаз человека и вертикальным размером второстепенной зоны индикаторов. 30 градусов - рекомендуемый угол периферического зрения.

В том случае, когда оператор должен наблюдать пространство за пультом управления, для определения максимальной высоты пульта нужно иметь в виду, что рекомендуемый угол обзора в вертикальной плоскости вниз от линии взора составляет 45 градусов.

Часто используемые и наиболее важные индикаторы и органы управления должны находиться в центральной зоне, а органы управления - в зоне максимальной досягаемости.

Размеры отдельного индикатора определяются максимальным количеством знаков, которые должны отображаться на индикаторе, допустимыми размерами самого символа и расстоянием между ними.

Оптимальное расстояние между знаками равняется половине ширины знака, расстояние между строками знаков - половине высоты. Минимальное расстояние от краев индикатора до ближайшего знака равно ширине знака.

Основными светотехническими характеристиками индикаторов, подлежащими инженерно-психологической оценке, являются контраст и яркость изображения, а также число пороговых контрастов.

Заключительным шагом в оценке рабочего места по чертежам общего вида является оценка взаимного расположения индикаторов и органов управления с учетом принципов: функционального соответствия, объединения, совмещения стимула и реакции, важности и частоты использования, последовательности действий.

Оценку принципов оптимизации лучше всего проводить методом экспертных оценок.

Принципы оптимизации

1. Принцип соответствия психофизиологическим особенностям человека: стереотип действия человека при разработке сигналов и органов управления, на которые человек воздействует своими движениями.

2. Принцип оптимального кодирования информации; смысловая информация должна быть закодирована таким образом, чтобы ее обработка требовала наименьших усилий оператора.

3. Принцип однозначности действия оператора: нельзя допускать таких конструктивных решений, которые ведут к появлению ошибочных действий или длительного выбора правильного решения.

Рабочее место, удовлетворяющее всем рассмотренным выше требованиям, считается прошедшим статическую оценку. Окончательное суждение о качестве рабочего места может быть вынесено в результате проведения динамической оценки.

15.4. Оценка сложности алгоритма трудовой деятельности оператора

Схема проведения инженерно-психологической оценки выглядит следующим образом. Вначале проводится статическая оценка (размеры рабочего места и его отдельных элементов, размещение индикаторов и органов управления, светотехнические характеристики индикаторов и т.д.) Затем выявляются различные режимы работы СЧМ, для каждого из них определяются задачи оператора и проводится оценка сложности алгоритмов их решения. При необходимости с помощью предельно допустимых норм деятельности (они определяют появление различных состояний системы "человек - машина": дефицита времени, информационной перегрузки и др.) в динамике оценивается сложность решения всего потока задач.

Вопросы и задания

1. Исключите неверный ответ

По своим результатам инженерно-психологическая оценка может быть:

а) качественной

б) количественной

в) комбинированной

г) динамической

2. Выберите верный ответ

Суть ее заключается в оценке системы по результатам работы операторов и с учетом результатов работы в течение определенного промежутка времени. Данная оценка является главной, по результатам которой принимаются те или иные решения об оцениваемой системе:

а) качественная

б) количественная

в) комбинированная

г) динамическая

3. Основными особенностями, которые необходимо учитывать при проведении оценки, являются следующие...

4. Какова цель проведения инженерно-психологической оценки при проектировании СЧМ?

5. Выберите неточный ответ

Инженерно-психологической оценке в ходе проектирования подлежат:

а) характеристики деятельности оператора

б) организация взаимодействия между человеком и коллективом

в) рабочие места операторов

г) алгоритмы и нормы деятельности оператора

д) требуемая степень обученности и профессиональной подготовки операторов

е) условия внешней среды

6. Восстановите последовательность

В цикл разработки системы проектирования входит ряд последовательных этапов:

1) рассмотрение конструкции в деталях; 2) определение общего назначения системы и требований к ней; 3) изготовление и оценка опытного образца; 4) оценка общего плана системы; 5) предварительное рассмотрение конструкции и макета; 6) Детальное изучение системы и доводка проекта.

7. Инженерно-психологической оценке в процессе производства подлежат...

8. Восстановите последовательность

Инженерно-психологическая оценка эксплуатируемых систем производится в следующем порядке:

1. Целесообразно описать возможные изменения внешней обстановки, приводящие к развитию экстремальных ситуаций.

2. Инженерно-психологическая оценка рабочих мест.

3. На основании всех полученных данных формируется заключение об эффективности системы, даются рекомендации по моделированию.

4. Знакомство с системой осуществляется по ее техническим описаниям и инструкциям по эксплуатации.

5. Строится структурная схема системы, отражающая связи отдельных подсистем, потоки информации и протекания процессов управления.

6. Для всех режимов необходимо выяснить, в каких случаях и по каким причинам чаще всего возникают отказы, ошибки, каковы их последствия и частота появления.

7. Функции оператора рассматриваются как для нормальных режимов работы, так и для различного рода экстремальных ситуаций.

9. Инженерно-психологическая оценка рабочего места заключается в проверке выполнения антропометрических и психофизиологических требований, предъявляемых инженерной психологией к...

10. Раскройте сущность принципов оптимизации, используемых в оценке рабочего места оператора