кн. инженерная. В связи с этим возникает большой круг теоретических и прикладных проблем, связанных с изучением и совершенствованием систем "человекмашина", являющихся основным объектом исследования инженерной психологии
 Скачать 329.77 Kb.
|
|
Тема 6. Управляющие действия оператора 6.1. Рабочие движения человека-оператора Принятое оператором решение только тогда имеет смысл, когда оно правильно и своевременно будет реализовано. Реализация решения осуществляется путем ввода в машину необходимой информации. Для этого используются "выходные" каналы человека: двигательный или речевой. Подавляющее число управляющих действий оператор осуществляет посредством движений. Моторная деятельность оператора существенным образом отличается от подобной деятельности работников других профессий. Действия оператора внешне являются очень простыми. Они сводятся к нажатию кнопок, включению тумблеров, повороту рукояток и т.п. и не требуют сами по себе специального обучения. Вся сложность управления переместилась с исполнительной части двигательных действий на центральные механизмы их регуляции. Выполнение любого управляющего действия оператором определяется переработкой большого количества информации. Любое управляющее движение складывается из элементарных движений, которые можно разделить на три группы: - рабочие или исполнительные движения, посредством которых осуществляется воздействие на орган управления; - гностические движения, они направлены на познание объекта и условий труда (осязательные, ощупывающие, измерительные и др.); - приспособительные движения (установочные, уравновешивающие и др.). Структура двигательных компонентов и определяемые ею скорость и точность управляющего действия зависят от тех задач, которые решает оператор, а также от назначения органов управления, их конструкции, расположения в пространстве и других факторов. По назначению органов управления все двигательные задачи можно разделить на четыре класса. 1. Операции включения, выключения и переключения. Их характеристикой является время реакции. 2. Двигательные задачи, заключающиеся в выполнении последовательного ряда повторяющихся движений, с помощью которых осуществляются операции кодирования и передачи информации. Их характеристикой является темп. 3. Двигательные задачи при манипулировании с органами управления для настройки аппаратуры и точной установки управляемого объекта. Основным фактором, определяющим их динамику, является точность дозировочных реакций. 4. Операции слежения за изменяющимися объектами. Задачи, выполняемые оператором в процессе движения, относятся к классу непрерывных перцептивно - моторных задач. Эффективность действия оператора повышается при такой организации его моторного поля, которая обеспечивает оптимальные условия регуляции движений. Для выполнения этого требования большое значение имеет правило совместимости индикаторов и органов управления. При конструировании органов управления необходимо учитывать возможности регуляции движений по силе, амплитуде и скорости и в соответствии с этим решать вопрос о выборе типа органа управления, его размера, положения и т.д. Управляющие движения оператора характеризуются четырьмя группами характеристик - скоростными (временными), пространственными, силовыми и точностными. Основной скоростной характеристикой операций включения является время двигательной реакции. Это время в общем случае зависит от расстояния, на которое перемещается рука, ширины органа управления. Для повторяющихся движений основной характеристикой скорости является частота их повторения, или темп. Установлено, что максимальный темп вращательных движений - 4,0 - 4,8 об/сек. Темп вращения существенным образом зависит от размеров ручек управления и величины их сопротивления движению. Например, наибольшая скорость достигается при радиусе ручки 3 см (при самых минимальных сопротивлениях). Максимальный темп нажимных движений при величине усилия 25 г для ведущей руки - 6, 68 нажимов/сек, для неведущей - 5, 3 нажимов/сек. При увеличении усилий до 400г темп уменьшается и составляет, соответственно, 6, 14 и 5, 59 нажимов/сек. Максимальный темп ударных движений изменяется от 5 до 14 ударов в секунду. В среднем он равен 8, 5 ударов/сек. Для продолжительного же периода работы оптимальный темп - 1, 5 -5, 0 ударов в секунду. Если движение выполняется в ответ на часто поступающие внешние сигналы, человек способен реагировать на каждый сигнал только в том случае, если интервал между сигналами не менее 0, 5 сек. Если же второй сигнал подается через более короткий промежуток времени, то начало реакции на него задерживается до завершения реакции на предыдущий сигнал. Данный эффект называется психологической рефракторной фазой. К пространственным характеристикам движений оператора относятся размеры моторного поля (зоны досягаемости) и траектории движений. Размеры моторного поля (при неподвижном положении туловища) определяются длиной вытянутой руки оператора. В моторном поле различаются три зоны: максимальная, допустимая и оптимальной досягаемости. В зонах оптимальной и допустимой досягаемости возможны наиболее быстрые и точные движения при минимальной утомляемости оператора. Здесь рекомендуется располагать наиболее важные и часто используемые органы управления. Рычаги, требующие для своего перемещения больших усилий, следует размещать на нижних уровнях оптимальной зоны. Требования же точности перемещения легче всего удовлетворяются на средних уровнях. Траектория движений может быть различной. Например, установлено, что эллиптические и круговые движения являются более выгодными по сравнению с прямолинейными; замена прямолинейных движений круговыми заметно увеличивает продолжительность труда и снижает утомляемость. Движения человека определяются и силовыми характеристиками. Основной из них является величина усилия, развиваемая рукой при движении. Эта величина определяется характером движений: вытягивание, толкание, отведение и т.д. - и углом между плечом и вертикалью тела. Наибольшее усилие может быть развито при вытягивании на себя (54,4 кГ) и толкании от себя (62,6 кГ), наибольшее - при толкании вниз (18,6 кГ) и отведении от себя (15,5 кГ). Максимальное усилие, развиваемое левой рукой, в среднем на 10-15% меньше, чем правой. Рекомендуемые усилия на органы управления
Для некоторых видов деятельности иногда отсутствует возможность осуществлять зрительный контроль в процессе двигательного акта. Наиболее точные ощущения характерны для движений, совершаемых на расстоянии 15 - 35 см от средней точки тела. Уже на расстоянии 40 - 50 см точность анализа существенно снижается. Точность попадания рукой в нужное место на пульте управления составляет Ђ 15 см в средней зоне ниже груди и Ђ 30 см в крайних зонах. Амплитуда движений наиболее точно оценивается в пределах 8 - 12 см. Более короткие амплитуды переоцениваются, более длинные недооцениваются. В процессе формирования двигательных навыков изменяются взаимоотношения между видами движений. На первой ступени обычно преобладают гностические движения. Позднее они сливаются с рабочими движениями, так что их трудно бывает разделить. В результате движения становятся более плавными и стабильными. На начальных ступенях образование двигательного навыка происходит под контролем зрения; впоследствии же этот контроль переходит к чувствительным приборам двигательного аппарата - к тактильному и кинестетическому анализаторам. При этом образуется внутренний контур регулирования, определяемый действием этих анализаторов, в котором сигналы проходят быстрее (0, 4 сек), чем пол внешнему контуру регулирования, включающему зрительный контроль (1 - 2 сек). Это свойство может быть использовано для повышения качества управления путем подачи сигналов обратной связи не на зрительный, а непосредственно на тактильный анализатор. Самоконтроль своей работы является важным средством повышения эффективности труда оператора. 6.2. Связь восприятия и движения Любому управляющему действию оператора предшествует восприятие информации. Связь восприятия и движения осуществляется в виде сенсомоторных реакций или сенсомоторной координации. Сенсомоторной реакцией называется одиночное (дискретное) движение оператора на появление того или иного раздражителя. Различают следующие типы сенсомоторных реакций: простая сенсомоторная реакция, сложная сенсомоторная реакция, реакция на движущийся объект. Простая сенсомоторная реакция заключается в ответе заранее известным простым одиночным движением на внезапно появляющийся, но заранее известный сигнал. Основной показатель такой реакции - время, которое складывается из двух составляющих: латентного (скрытого) периода и времени моторного акта. Наибольший интерес представляет латентный период времени реакции. Эта характеристика имеет большое значение при контроле состояния оператора, профессиональном отборе, проведении инженерно - психологических измерений. Для деятельности оператора характерно два режима осуществления сложных сенсомоторных реакций. В первом случае перед началом дискретного движения глаза неподвижны (режим зрительной фиксации), а рука находится в покое. Во втором случае глаза наблюдателя свободно рассматривают некоторое информационное поле, а рука или неподвижна или занята каким-то побочным движением. Это возникает тогда, когда оператор должен вести наблюдение за несколькими индикаторами одновременно и реагировать только в том случае, если на одном из них произошло критическое изменение некоторого параметра. В отличие от первого случая соотношение между площадями индикатора и контролируемого участка может быть малым. Такой режим работы оператора будет называться свободным. Исследования показали, что латентный период времени реакции при равных условиях значительно меньше при наблюдении в свободном режиме, чем в режиме фиксации. Время движения также меньше в свободном режиме по сравнению с режимом фиксации. Его величина зависит от направления движения: движения вправо и вниз протекают быстрее, чем влево и вверх. Эта зависимость наблюдается в обоих режимах работы. Общее время реакции зависит также от сложности (количество поступающей к оператору информации) выбора нужного сигнала на информационном поле. Количество ошибочных реакций практически не зависит от режима работы: "вправо" ошибок больше. Здесь проявляется связь между скоростью и точностью (движения "вправо" быстрее). В обоих режимах работы по всем направлениям наблюдается рост ошибок с ростом амплитуды движения. 6.3. Использование речевых сигналов для управления машиной Речевой ввод информации в машину имеет ряд преимуществ по сравнению с механическим. 1. Речевой ввод информации в ЭВМ рассчитан на использование органов речеобразования человека, поэтому он высвобождает глаза и руки, предоставляет человеку свободу перемещения в процессе управления. 2. В ряде случаев речевой ввод надежнее и быстрее других способов ввода информации, например, связанных с нажатием кнопок и клавиш. Речевой ввод осуществляется быстрее ручного в 2 - 3 раза. 3. При речевом вводе можно работать в темноте, не требуется обязательное присутствие оператора у пульта управления. Утомление наступает позже, чем при ручном. Затрудняющими факторами при речевом управлении машиной являются различные акустические шумы и помехи. На основании исследований в области физиологии и психологии речи можно выделить два основных этапа обработки речевой информации. Этап первичной обработки связан с ее анализом и выделением наиболее характерных признаков, этап вторичной обработки - с опознанием речевых сигналов на основании результатов сравнения выделенных признаков с признаками эталонов. Подстройка машины под диктора позволяет достичь высокой достоверности распознавания - для словаря из 200 слов 0,5% ошибок и 2,5% отказов от распознавания. Вопросы и задания 1. Установите соответствие Любое управляющее движение складывается из элементарных движений, разделенных на три группы.
2. Установите соответствие По назначению органов управления все двигательные задачи можно разделить на четыре класса.
3. Исключите лишнее Управляющие движения оператора характеризуются четырьмя группами характеристик: а) скоростными б) пространственными в) личностными г) силовыми д) точностными 4. Выберите верный ответ Максимальный темп вращательных движений: а) 2,0 - 2,8 об/сек б) 3,0 - 3,8 об/сек в) 4,0 - 4,8 об/сек г) 5,0 - 5,8 об/сек 5. Выберите верный ответ Человек способен реагировать на каждый сигнал только в том случае, если интервал между сигналами не менее... а) 0,2 сек б) 0,3 сек в) 0,4 сек г) 0,5 сек 6. Выберите верный ответ Наиболее точные ощущения характерны для движений, совершаемых на расстоянии ... а) 15-35 см б) 36- 56 см в) 57-77 см г) 78-98 см 7. Выберите верный ответ Амплитуда движений наиболее точно оценивается в пределах... а) 3-7 см б) 8-12 см в) 13-17 см г) 18-22 см 8. Выберите верный ответ О каком типе сенсомоторной реакции идет речь? Данная реакция заключается в ответе заранее известным простым одиночным движением на внезапно появляющийся, но заранее известный сигнал: а) простая сенсомоторная реакция б) сложная сенсомоторная реакция в) реакция на движущийся объект 9. Выберите верный ответ Количество ошибочных реакций практически не зависит от режима работы. Ошибок больше... а) влево б) вправо в) вниз г) вверх 10. Какой ввод информации в машину имеет ряд преимуществ: речевой или механический? Приведите аргументы Тема 7. Деятельность оператора в системе "человек-машина" 7.1. Психологический анализ деятельности Деятельность - категория социальная. Различные виды человеческой деятельности формируются и совершенствуются в процессе исторического развития общества. Деятельность любого отдельного человека включена в систему общественных отношений. Вне этих отношений она вообще не существует. Как особый вид деятельности операторская деятельность сформировалась в связи с достижениями научно - технического прогресса, с развитием сложной техники (систем управления, систем дистанционной связи и т.п.). Развитие техники приводит к тому, что человек постепенно освобождается от энергетических, транспортных и технологических функций; его основными функциями становятся программирование работы машин, управление ими и контроль за их работой. В современном автоматизированном производстве человек переходит от непосредственного участия в технологическом процессе к выполнению подготовительных и контрольных функций. Такое изменение характера труда выдвигает новые требования к человеку: его профессиональным знаниям и навыкам, общей культуре, к его психологическим качествам; формируется специфический вид трудовой деятельности. Прежде чем переходить к психологическому анализу операторской деятельности, кратко рассмотрим трудовую деятельность человека. Трудовая деятельность человека исходит из определенных мотивов (то, что побуждает человека к деятельности)и направлена на достижение определенных целей (то, чего он стремится достигнуть в результате деятельности). Мотив есть осознанная, т.е. отраженная в сознании потребность. Человеческие потребности, а следовательно, и мотивы, развиваются в процессе исторического развития общества. Конечной целью любой трудовой деятельности является получение некоторого полезного (и для данного человека, и для общества) результата. Но достигается эта цель поэтапно, путем решения частных задач. Так, цель деятельности диспетчера аэропорта состоит в том, чтобы обеспечить безопасный взлет, пролет и посадку в районе данного аэропорта. Выполняя эту деятельность, он решает такие задачи, как установление связи с бортом самолета, оценка воздушной обстановки, получение информации о погоде и т.д. Каждая такая задача состоит из более мелких: просмотр расписания, наблюдение за экраном радиолокатора, запросы и т.д. Элемент деятельности, направленной на выполнение простой текущей задачи, в психологии принято называть действием. Более детальный анализ позволяет разложить действие на составляющие его движения (когда речь идет о моторных действиях). При таком рассмотрении действие выступает как система определенным образом организованных движений (рук, ног, всего тела). Фактором, организующим движения в систему (в действие), является задача. Деятельность человека может быть описана как система последовательно выполняемых действий. Но деятельность не есть простая сумма элементарных действий. Следует отличать действие как элемент человеческой деятельности от операции, являющейся элементом технологического процесса. Иногда операция может выполняться человеком при помощи одного действия, иногда ее выполнение требует нескольких действий. В роли основного регулятора действия, обеспечивая его адекватность предмету, орудиям и условиям труда, выступает оперативный образ - идеальное специализированное отражение преобразуемого в действии объекта (предмета, процесса, явлений), складывающееся по ходу выполнения конкретного действия и подчиненное задаче этого действия. Именно благодаря оперативному образу отдельные движения органов человеческого тела организуются в единую систему - действие. Оперативный образ формируется в ходе процессов приема и переработки информации и является фактором, направляющим их течение и организацию. Важная роль в регуляции действий принадлежит сигналам обратной связи, несущим информацию о результате выполненного действия. Эти сигналы включаются в оперативный образ, корректируют его. Итак, механизм регуляции действия представляет собой замкнутую систему (рефлекторное кольцо), включающую процессы приема и переработки информации, принятия решения и сигналы обратной связи, возникающие при выполнении действия. Но любая трудовая деятельность человека включает и внутренние, умственные действия (действия, выполняемые в уме). Эти внутренние действия формируются на основе внешних в результате интериоризации. Внутреннее действие является свернутым и обобщенным. Решающая роль в процессе интериоризации принадлежит слову, в котором фиксируются существенные свойства предметов объективной действительности, а также способы оперирования предметами и информация о них. Существенным условием интериоризации является общение человека с другими людьми. Именно во внутреннем плане формируются программы деятельности человека. В трудовой деятельности человека имеет место не только интериоризация действий, но и их экстериоризация, т.е. превращение внутренних действий во внешние. Таким образом, механизм психической регуляции деятельности человека имеет сложное строение. Он включает несколько уровней: 1) уровень ощущений и восприятия; 2) уровень представлений; 3) уровень речемыслительных процессов. Первый уровень относится к отдельным действиям. Он обеспечивает в основном регуляцию внешних действий, соответствие данного конкретного действия данным конкретным условиям, предмету и орудию труда. Второй уровень относится также и к внутренним действиям; обобщенность представления (вторичного образа) создает возможность варьирования приемов выполнения действий и их переноса из одних условий в другие. Третий уровень относится к внутренним действиям (к умственному плану деятельности). Благодаря тому, что в речедвигательных процессах отражаются общие и существенные связи между явлениями, этот уровень обеспечивает возможность предвидения хода событий и планирования деятельности в целом. В реальной трудовой деятельности перечисленные уровни ее регуляции выступают в неразрывном единстве. Однако в зависимости от конкретных задач тот или иной уровень становится ведущим. Так, при выполнении задачи слежения за движущимся объектом ведущим является первый уровень. При поиске неисправностей в аппаратуре ведущую роль берут на себя второй и третий уровни. Нейрофизиологической основой деятельности является функциональная система. Ее теория разработана академиком П. К. Анохиным. Принципиально структура операторской деятельности такая же, как и любой другой трудовой деятельности. Но она обладает некоторыми особенностями, определяемыми тем, что оператор не имеет возможности взаимодействовать с предметом своего труда непосредственно: информация об объекте управления передается ему через систему технических устройств. Оператор воспринимает не сам объект, а его информационную модель, манипулирует же он с органами управления. Элементарная схема деятельности оператора может быть описана следующим образом. Есть некоторый объект управления. Цель деятельности человека -оператора состоит в том, чтобы перевести этот объект из одного состояния в другое. На основе имеющейся в его распоряжении информации в голове человека - оператора формируется некоторый образ будущего состояния объекта управления - образ - цель (прогнозирование изменений объекта управления). Оперативный образ имеет два уровня: первый - восприятие тех физических явлений, которые выступают в роли носителей информации: положение стрелки на шкале прибора, комбинация световых пятен на экране трубки и т.д., второй - трансформация образа, отражающего показания приборов. Воспринимая сигналы, поступающие от средств отображения информации, человек - оператор оценивает текущее состояние объекта управления, сличает ее с образом - целью, анализирует возможные способы достижения цели, принимает решение и выполняет управляющее действие. Сигналы, возникающие в результате этого действия, передаются через технические устройства к объекту управления, изменяя его состояние. Сигналы об изменившемся состоянии поступают к оператору. Он оценивает, достигнута ли цель, и в зависимости от результата оценки либо прекращает деятельность, либо выполняет новое управляющее действие: в последнем случае цикл управления повторяется. Принятие решения связано с формированием плана, или программы, деятельности. Такая программа выступает в обобщенной форме, представляет скорее систему подзадач, чем детальный перечень всех элементов действия. Итак, основными "психологическими составляющими" операторской деятельности является образ - цель, оперативный образ; прогнозирование хода событий, принятие решения, программа (план) действий, восприятие информации об их результатах (обратная связь). 7.2. Факторы, влияющие на операторскую деятельность Особенности труда операторов определяются следующими тенденциями развития производства: 1. С развитием техники увеличивается число объектов, которыми необходимо управлять. 2. Развиваются системы дистанционного управления. Человек получает необходимую информацию в закодированном виде, т.е. в виде показаний счетчиков, индикаторов, измерительных приборов и т.д. 3. Основным критерием становится не физическая тяжесть труда, а его нервно - психическая напряженность. 4. Изменяются условия работы человека. Иногда оператор выполняет работу в условиях изоляции от социальной среды, в окружении приборов, и может возникнуть конфликт человека с приборами. 5. Повышение степени автоматизации производственных процессов требует от оператора высокой готовности к экстренным действиям. Рассмотренные особенности операторского труда позволяют выделить его в специфический вид профессиональной деятельности. Особое внимание уделяется выявлению и классификации факторов, влияющих на ее эффективность. Классификация факторов, влияющих на эффективность деятельности человека-оператора К |