Принципы постановки эргономического эксперимента

Категория:
Эргономика


Принципы постановки эргономического эксперимента

Эргономические эксперименты проводятся как в исследовательских, так и в испытательных целях. Главным условием постановки .этих экспериментов является психофизиологическая адекватность модели (макета, опытного образца, стенда и т. п.) тому компоненту реальной деятельности, который предполагается исследовать или оценивать. Например для оценки перцептивной сложности шкалы прибора достаточно моделировать процесс восприятия с помощью тахистоскопа, а для оценки степени соответствия индикатора пространственного положения психофизиологическим возможностям летчика необходимо ставить летный эксперимент с «моделированием» сложных положений самолета.

В любом эксперименте следует точно определять зависимые и независимые переменные и их регистрируемые показатели.

Основными зависимыми переменными являются:
1. Показатели эффективности СЧМ или качества деятельности (в целом или отдельных операций и действий): а) точностные; б) временные; в) надежностные.
2. Показатели напряженности деятельности: а) активационных процессов (эмоционального состояния, волевых усилий и т. п.); б) физиологических функций.

Основными независимыми переменными являются:

1. Факторы способа (психофизиологической структуры) деятельности: а) информационные (характеристики средств отображения информации, навыки и т. п.); б) физцческие (антропометрические, биомеханические характеристики и т. п.); в) временнйе (длительность работы, соотношение периодов работы и отдыха и т. п.); г) состояние организма (общее психическое и физическое состояние).

2. Факторы условий деятельности: а) психологические (мотивация, взаимоотношения между членами экипажа и т. п.); б) физико-химические (гигиенические).

В ходе эргономических экспериментов, проводимых в интересах оценки эффективности СЧМ или качества деятельности, как правило, регистрируются выходные характеристики СЧМ, непосредственно влияющие на качество решения моделируемой задачи (частость выхода за допустимые пределы регулируемых характеристик, время принятия решения и т. п.).

В ряде случаев при проведении эргономических экспериментов вводятся:
— стандартная параллельная задача для оценки резервов внимания;
— неожиданные высокозначимые задачи (отказы техники, игровые ситуации и т. п.) для оценки способности оператора выполнять работу в усложненных условиях.

Для получения исходных данных, необходимых при оценке других показателей, используются следующие методы:
1. При оценке показателей активационных процессов—опрос операторов по следующим психометрическим шкалам: трудность выполнения деятельности; эмоциональная напряженность.
2. При оценке показателей физиологических функций методы, позволяющие оценить как стандартные показатели (например, характеризующие систему кровообращения), так и специфические для каждого фактора (потоотделение при воздействии температуры, состав крови при воздействии измененного газового состава воздуха и т. п.).
3. При оценке информационных показателей факторов психофизиологической структуры деятельности:
а) наблюдения и беседы для определения качества усвоения инструкции (наличие определенных навыков, знание оператором ограничений, приемов работы и т. п.);
б) анализ соответствия характеристик средств отображения информации, органов управления, компоновки рабочего места требованиям эргономики и технической эстетики;
в) окулография;
г) кинорегистрация направления взора;
д) субъективные оценки операторами (испытателями) «удобства» средств отображения информации, рабочего места по психометрической шкале; *
е) магнитофонная регистрация сообщений.

4. При оценке физических факторов психофизиологической структуры деятельности — измерения: показателей статистической и динамической (при типовых движениях оператора) антропометрии, величины усилий на органах управления.

5. При оценке временнйх факторов психофизиологической структуры деятельности—измерения: макрохронометрических показателей (длительность смены, решения задачи в целом и т. п.); микрохронометрических показателей (время микропауз в деятельности и т. п.)

6. При оценке показателей состояния организма:
1) субъективный анализ состояния неспецифической работоспособности по психометрической шкале;
2) регистрация состояния анализаторов:
а) зрительный анализатор: — определение лабильности (критической частоты слияния мельканий); — определение порога контрастной чувствительности;
б) слуховой анализатор: — определение дифференциальных порогов слуха и речевой аудиометрии;
в) проприоцептивный анализатор: — определение точности заданных усилий; — определение координации движений тремометричес-ким методом;
3) анализ состояния ЦНС:
а) по фоновым (исходным) значениям качества деятельности;
б) по вариативности показателей простой сенсомоторной реакции.

7. При оценке факторов условий деятельности — опрос операторов для получения данных по психофизиологическим факторам и использование принятых в гигиене показателей и методов — анализа физико-химических факторов.

Проведение эргономического эксперимента можно условно разделить на три этапа: планирование, эксперимент и анализ.

Планирование включает постановку задачи, которую нужно решать, выбор показателя, подвергающегося исследованию, рассмотрение факторов, влияющих на него. В сложных исследованиях приходится, как правило, сталкиваться с ситуациями, требующими специальных, тщательно продуманных приемов постановки эксперимента, иначе результаты окажутся искаженными. Эти искажения обусловлены тем, что в любом, даже хорошо организованном исследовании приходится иметь дело с неконтролируемыми факторами. Поэтому желательно усреднить влияние массы неконтролируемых факторов на выбранный показатель. Это достигается с помощью приема, называемого «рандомизацией», позволяющего считать ошибки измерения взаимно независимыми. Основным шагом на первом этапе является выбор показателя оптимальности и нахождение матриц планирования, удовлетворяющих этому показателю, с помощью методов математического планирования эксперимента.

Эксперимент должен проводиться в соответствии с программой, составленной на первом этапе. Для правильного проведения эксперимента необходимо соблюдать ряд условий. Во-первых, до начала эксперимента следует достаточно объективно установить пригодность участвующих в работе операторов к данному виду деятельности. Во-вторых, следует обеспечить высокую мотивацию на выполнение заданной по эксперименту деятельности. Необходимо быть уверенным в том, что возникающие ошибки оператора не связаны с его халатным отношением к делу.

Анализ — окончательный этап, включающий процесс упорядочения экспериментальных данных, вычисления некоторых статистических показателей, необходимых для принятия решений относительно различных сторон эксперимента. Последним шагом на этом, этапе является обработка опытных данных для получения аналитических зависимостей, описывающих точностные, временные и надежностные характеристики деятельности человека-оператора как функции исследуемых факторов.

Способы обработки экспериментальных данных по качеству деятельности оператора

Существует ряд особенностей обработки опытных данных для получения точностных, временных и надежностных показателей качества деятельности.

Алгоритм обработки экспериментальных данных для получения точностного показателя включает в себя следующие элементы:
— выбор вида показателя для оценки качества действий операторов;
— разделение операторов на однородные группы;
— получение экспериментальных данных для определения количественных значений показателя при решении операторами однородной группы конкретных задач;
— подбор эмпирической модели для функции распределения показателя точности каждой из групп операторов;
— проверка адекватности эмпирической модели и реальной.

Конкретный вид показателя для оценки точности работы оператора

зависит от выполняемой им задачи; Если оператор считывает показания какого-либо прибора, то его основной точностной характеристикой является ошибка считывания — случайная величина, характеризующаяся определенным законом распределения. Для оператора слежения подобной характеристикой является ошибка слежения, также характеризуемая некоторым законом распределения.

Разделение контингента испытуемых (операторов) на группы можно проводить по различным показателям однородности. Это делается для получения более достоверных и пригодных к практическому использованию данных, так как в противном случае’ рассчитанный по полученным опытным данным закон распределения показателя точности может оказаться искаженным (например, двумодальным). В качестве показателя однородности можно выбрать, например, класс операторов, определяющий их квалификационный уровень подготовки. В общем же случае можно выбирать те’ноказатели, которые не только определяют качество работы операторов, но и относят их к той или иной группе по однородности законов распределения показателей качества. Кроме указанной классной квалификации (уровня подготовки) к таким показателям можно отнести индивидуально-психологические свойства оператора, стаж непрерывной работы на конкретном рабочем месте, результаты психофизиологического отбора (ранжирования) операторов (группы ранжирования) и т. д.

Подбор распределений для экспериментальных данных представляет довольно сложную задачу. Наиболее распространенным способом является принятие гипотезы о нормальности распределения. Нормальное распределение дает приемлемое описание многих реальных явлений. Гамма-распределение и логарифмически нормальное распределение используются для описания случайных величин, ограниченных снизу. Хотя эти модели приводят к распределениям самой различной формы, все же они не дают той степени обобщения, которая бывает часто необходима.

Наиболее корректным в математическом плане является подбор эмпирической модели распределения по значениям квадрата нормированного показателя асимметрии (Рх) и нормированного показателя островершинности (Р2).

Следующей задачей является оценка приемлемости выбранной модели на основании экспериментальных данных. Существуют два подхода к решению поставленной задачи: графическое представление вероятности и статистическая проверка гипотез.

Графическое представление вероятности является субъективным методом, так как.решение о приемлемости выбранной модели принимается на основе визуального наблюдения.

Суть метода заключается в построении графиков, которые позволяют приближенно оценить соответствие статистических данных предполагаемому закону и, кроме того, получить графические оценки параметров положения и масштаба.

С помощью графического метода можно сделать один из трех выводов: выбранная модель правильна, выбранная модель неправильна, адекватность модели не доказана.

Найденные в конечном итоге законы распределения исследуемых точностных характеристик являются исходными данными для учета точности действий операторов при оценке эффективности СЧМ.

Рис. 1. Области в плоскостях для различных распределений (таблица Пирсона)

Показателем качества деятельности оператора является также время, затрачиваемое оператором на выполнение отдельной операции, блока операций и алгоритма в целом.

Оба метода дают асимптотически-нормальные оценки: при стремлении к бесконечности объема выборки распределение стремится к нормальному закону.

При конечных выборках эти методы не совсем эквивалентны. При больших выборках оценки параметров, получаемые по методу максимального правдоподобия, лучше, так как при ‘ увеличении объема выборки дисперсии оценок стремятся к наименьшему достижимому значению. При малых выборках не существует простого приема, на основании которого можно было бы считать один метод предпочтительнее другого (по точности). Но в методе приравнивания моментов вычислительные процедуры для получения оценок проще, чем при методе максимального правдоподобия. Поэтому при малых выборках предпочтительнее метод приравнивания моментов, а при больших — метод максимального правдоподобия.

Третий показатель качества деятельности человека-оператора — надежность можно рассчитывать для отдельной операции, действия, блока операций (комплекса действий) или алгоритма в целом.

Перед экспериментом следует четко сформулировать понятия события, отказа, ошибки.

Как и в случае временных характеристик, при экспериментальном определении надежностных характеристик из-за ограниченности статистического материала можно получить не вероятности безошибочного выполнения операции Р, а только их оценки р.

Рис. 2. Доверительные интервалы

Все рассмотренные варианты относились к случаю, когда предшествующие ошибки не оказывали влияния на последующие. Когда при эксперименте имеют место ошибки, в результате которых испытуемый, удаляется из эксперимента (выборка без возвращения), за основу для построения доверительных интервалов необходимо брать в общем случае не биномиальное, а гипергеометрическое распределение.

При определении исходных данных по физиологической надежности человека определяются законы распределения времени между отказами или интенсивности отказов.


Читать далее:



Статьи по теме:


Реклама:




Главная → Справочник → Статьи → БлогФорум