Система показателей для оценки эргономичности СЧМ

Категория:
Эргономика


Система показателей для оценки эргономичности СЧМ

Характерные особенности человека-оператора, управляющего системой (с одной стороны, высокая степень адаптивности и обучаемости, способность к самонастройке и работе в конфликтных ситуациях, с другой стороны, зависимость его психофизиологических качеств от внешних условий, физического состояния и возраста, утомляемость и возможность потери работоспособности в стрессовых условиях) приводят к тому, что эффективность как один из главных показателей качества системы перестает быть постоянной величиной во времени.

Эффективность СЧМ для конкретных условий ее применения изменяется как в процессе освоения этих систем, так и в процессе каждой рабочей смены.

Действительно, после ввода системы в эксплуатацию начинается период ее освоения управляющим и обслуживающим коллективами. Этот период получил в эргономике название периода приспособления человека к машине. На основании известных работ, посвященных анализу процесса ввода сложных систем в эксплуатацию, можно считать, что с математической точки зрения этот процесс подчиняется экспоненциальному закону, параметры которого зависят от множества факторов, главными из которых являются сложность системы и степень учета возможностей человека при ее создании и в процессе эксплуатации.

Практический смысл исследований процесса освоения системы заключается в первую очередь в возможности установления предполагаемых сроков достижения системой заданного уровня эффективности. Однако даже после достижения этого уровня, т. е. после завершения периода освоения системы, нельзя считать, что ее эффективность будет постоянной во времени. Непостоянство этого показателя объясняется изменением работоспособности человека-оператора в течение одной смены.

Говорить о постоянстве эффективности системы во времени можно только на фазе установившейся работоспособности человека-оператора, длительность которой в первую очередь также определяется степенью учета возможностей человека при создании системы и в процессе ее эксплуатации.

Рассмотренные закономерности обусловливаются специфическим свойством — эргономичностыо. Под эргономичностыо понимается совокупность свойств системы, обеспечивающих возможность динамического взаимодействия человека с техническими средствами в целях

выполнения системой поставленных задач в заданных условиях ее эксплуатации. Оценка эргономичное™ должна производиться при помощи специально выбранных функционалов, характеризующих влияние эргономических факторов на эффективность системы.

В общем случае характер изменения эффективности системы «человек-машина» во времени с учетом хода освоения ее и изменения работоспособности оператора в процессе одной смены представлен на рис. 1.7. Приведенные рассуждения касались понятия эффективности в целом, без уточнения ее уровней. На практике в связи с наличием человека в составе системы возникает необходимость рассмотрения как минимум двух уровней эффективности — потенциального и реализуемого.

Под потенциальным уровнем эффективности следует понимать эффективность системы, созданной с оптимальным для данного времени уровнем учета возможностей человека. Потенциальный уровень эффективности системы рассчитывается при условии безошибочных действий управляющего ею коллектива. Реализуемый же уровень эффективности характерен для реально существующей системы со свойственными ей недостатками из-за неполного учета возможностей человека и неоптимальных действий управляющего ею коллектива в процессе ее эксплуатации.

Рис. 1. Характер изменения эффективности СЧМ во времени

Максимальное значение показатель эргономичности достигает по истечении некоторого времени (Гос), которое можно назвать временем , освоения системы. По истечении этого времени реализуемый уровень эффективности достигает заранее заданного значения.

Рис. 2. Соотношение между потенциальной и реальной эффективностью СЧМ

Рис. 3. Зависимость времени освоения системы от суммы диагностических баллов, полученных оператором при психофизиологическом обследовании.

Информационная подготовка решения. Деятельность, называемая информационной подготовкой решения, занимает промежуточное положение между информационным поискам и процессом принятия решения в собственном смысле этого слова. В информационную подготовку решения входят следующие действия: поиск проблемной ситуации; построение оперативной образно-концептуальной модели (ОКМ) этой ситуации; выбор оценочных критериев и мер, которые определяют характер и направление преобразований исходной информации; преобразования ОКМ, направленные на приведение ее к виду, пригодному для принятия решения.

Рис. 4. Функциональная схема переработки информации при формировании оперативной образно-концептуальной модели (по В.П. Зинченко, с изменениями)

Большой удельный вес в этом процессе занимают зрительно-пространственные трансформации и манипуляции элементами исходной ситуации или ситуацией в целом, изменение формы объектов, группировки, извлечение и придание смысла, перекодирование и т. д. Такое оперирование исходными данными осуществляется либо в виде целенаправленных действий, либо в виде неосознаваемых автоматизированных операций и далеко не всегда имеет вербальный характер. Его результатом может быть порождение новых образов, несущих определенную смысловую нагрузку и делающих значение видимым.

При изучении процессов формирования и функционирования ОКМ наиболее продуктивными оказались микрогенетический и микроструктурный методы анализа иерархической системы преобразования информации на участке от входа зрительной системы до двигательного или речевого ответа. Экспериментальные исследования, выполненные на основе указанных методов, позволили выделить ряд функциональных блоков переработки информации, которые потенциально могут участвовать и в формировании, и в преобразовании ОКМ.

Переходу информации из одного блока в другой в ряде случаев соответствует и смена терминов, в которых субъект оперирует входной информацией.

Анализ микроструктуры преобразований информации дает основания предположить, что в ОКМ может поступать информация как в терминах первичного отображения реальности, т. е. из иконической памяти, так и в терминах вторичного или rt-ричного отображения. Одна и та же ситуация может последовательно (или одновременно) отображаться посредством различных оперативных единиц информации в ОКМ. Иными словами, ОКМ представляет собой многомерное отображение реальности, описанное на разных перцептивных, символических и вербальных языках. Соответственно на уровень вербального осознания может переводиться смысл, извлеченный из ситуации, а не исходная информация, данная зрительно. Примером, иллюстрирующим последнее положение, могут служить эксперименты, в которых квалифицированным шахматистам тахистоскопически предъявлялись достаточно сложные позиции и давалась инструкция воспроизвести их после предъявления. Для экспериментаторов и для испытуемых было неожиданным то, что последние точно оценивали соотношение сил, но не могли вспомнить предъявленную исходную ситуацию, т. е. количество и расположение фигур. Эти факты свидетельствуют о том, что информационная подготовка решения может происходить до момента расчлененного и осознанного восприятия и тем более запоминания элементов ситуации.

Принятие решения. Следует различать принятие решения как процесс и как продукт переработки информации человеком. В данном случае рссматривается процесс выработки решения. Психическое содержание его может быть самым различным. Целесообразно, однако, принятием решения считать лишь такое действие, которое направлено на разрешение проблемной ситуации и включает в себя ряд операций преобразования информации. К ним могут относиться трансформации образов, поиск в памяти, логические операции и т. п. Сенсомоторную реакцию выбора, основанную на прямых ассоциативных связях между сигналом и ответом, идентификацию объектов по типу симультанного восприятия и т. п. с этой точки зрения нельзя считать принятием решения. В зависимости от задачи и способа принятия решения время и другие показатели переработки информации оператором могут колебаться в^широких пределах.

В качестве примера, иллюстрирующего это положение, приведем результаты экспериментов, проведенных в одних и тех-же условиях, с одинаковым информационным материалом, на разных типах и видах решаемых задач. Было использовано пять типов задач возрастающей сложности.

I. В кадре, состоящем из 50 формуляров, предъявляемых на табло, испытуемый должен был обнаружить один контрольный формуляр по одному признаку и определить его порядковый номер в матрице.

1-й вид: формуляр составлен из буквенного, алфавита, контрольным признаком является цифра.

2-й вид: формуляр и контрольный признак являются буквенными.

II. Задача испытуемого состояла в том, чтобы в кадре, состоящем из 20 формуляров, обнаружить контрольные формуляры по заданным признакам и подсчитать их количество.

III. Испытуемый должен был определить отсутствующую цифру натурального ряда в каждом из четырех предъявленных формуляров.

IV. Испытуемый решал’ту же задачу, что и в типе III, но с предварительным обнаружением контрольного формуляра среди фоновых (иррелевантных).

В типах II, III, IV виды задач отличались по количеству задаваемых признаков контрольных формуляров и способу предъявления информационного материала, как показано в табл. 2.1. Признаки были связаны между собой дизъюнктивно.

V. На табло высвечивалось одновременно 4 формуляра. Число контрольных формуляров менялось от 1 до 4 случайным образом. Формуляр составлялся из натурального ряда чисел таким образом, что в каждом высвечиваемом формуляре отсутствовало 2 цифры. Контрольным считался формуляр, в котором меньшая из двух отсутствующих цифр была четной.

30-й вид задачи отличался от 31-го алфавитом чисел, из которого составлялись формуляры: в первом случае он был 1—6, во втором — 1—8.

Полученные результаты по показателю скорости переработки информации представлены на рис. 2.4. Из диаграммы видно, что по мере усложнения процесса решения задачи значительно уменьшается скорость переработки информации оператором. Это связано как с возрастанием количества простых действий, входящих в структуру решения, так и с нагрузкой на оперативную память.

Процесс принятия решения связан с вовлечением в работу различных функциональных систем головного мозга. Путем регистрации внешних проявлений функционирования этих систем можно получить представление о психофизиологическом содержании разных видов решений. Интересные результаты получены в лаборатории В. П. Зинченко.

Перед испытуемыми ставились задачи, требовавшие анализа элементов исходной ситуации для выделения’составляющих, на основе которых принималось соответствующее решение.

Задачи отличались между собой степенью определенности и представленности критериев оценки или выбора релевантных элементов и отношений в исходной ситуации, предъявленной испытуемому. В наиболее простых случаях (например, лабиринты Элиторна) критерии оценки были представлены на изображении исходной ситуации. В более сложных случаях (например, тесты «квадрат»

и «компас») они содержались в качестве прочно сформированных эталонов в долговременной памяти испытуемых. Наконец, в самых сложных случаях (например, решение оперативных задач на имитаторе мнемосхемы энергосистемы).критерии оценки вырабатывались в ходе решения задачи или выбирались из ряда альтернатив, содержащихся в долговременной памяти. В последнем случае долж-н’а была параллельно или последовательно осуществляться оценка деталей или свойств исходной ситуации, оценка выбранных альтернатив, а возможно, и самой области выбора в целом.

Процесс решения различных задач испытуемыми анализировался и реконструировался по данным полиэффекторной регистрации реакций зрительной системы и речевой реакции. Использовались следующие индикаторы включения и участия систем:
1) длительность фиксаций и амплитуда движений глаз — они служили показателем внешних перцептивных действий, т. е. внешнего сканирования или обследования проблемной ситуации;
2) уровень депрессии электроэнцефалограммы (ЭЭГ) затылочной области коры головного мозга по показателю суммарной энергетической величины альфа-ритма — он служил индикатором викарных перцептивных действий, т. е. манипулирования образом ситуации, внутреннего сканирования, в том числе и сличения последней с эталонами памяти;
3) электромиограммы (ЭМГ) нижней губы, по которой судили об активности артикуляционного механизма — показателе внутриречевых реакций. Последний свидетельствует об организации и вынесении планируемых действий на более высокий уровень осознания.

При обработке данных анализировались: количественные значения перечисленных выше индикаторов, длительность периодов реакций с определенной физической характеристикой, переходы активности от одной функциональной системы к другой. Эти переходы выражались в изменении фазических характеристик. Специальное внимание уделялось определению взаимосвязи этих переходов, для чего’ вычислялась частота или своего рода «предпочтительность» переходов активности от одной функциональной системы к другой. Наконец, регистрировалось и анализировалось общее время решения и число ошибочных реакций.

Анализ полученных материалов позволяет заключить, что при решении различных задач устанавливаются своеобразные соотношения в активности периферического и центрального звеньев зрительной системы. Аналогичным образом в процессе решения по-разному участвует и артикуляционный механизм.

Рис. 2.5. Гистограммы распределения времени фиксации глаза в процессе решения задач разного типа (по В, П. Зинченко и др.)

Рассмотрим хорошо известный показатель—длительность зрительных фиксаций. На рис. 2.5 представлены сравнительные данные, характеризующие распределение фиксаций по длительности при решении различных задач. В наиболее простых поисковых задачах (поиск пути в лабиринте) длительность фиксаций колебалась от 0,2 до 3 с. Наибольший удельный вес занимали фиксации длительностью до 0,5 с. Фиксации большей длительности занимали незначительный “ процент общего времени решения. При решении задачи «квадрат» преобладали фиксации длительностью до 1 с и значительный удельный вес1 занимали фиксации длительностью до 5 с. При решении задач «компас» короткие фиксации (0,2—0,5 с) занимали лишь до 30% времени решения, остальное время занимали фиксации длительностью 3—8 с.

Таким образом, на основании изложенных данных можно заключить, что глазодвигательная функциональная система, ответственная за сканирование внешней ситуации, преобладает при решении одних задач и играет значительно более скромную роль при решении других.

Обратимся к характеристике второго индикатора — уровня депрессии альфа-ритма (ЭЭГ) (рис. 5). При поиске пути в лабиринте депрессия альфа-ритма почти все время решения колебалась в пределах 20 — 50% уровня фона. Максимальные значения депрессии достигали 70%. При решении задач «квадрат» и особенно «компас» наибольшие периоды депрессии оказались сдвинутыми к 70% фона, а максимальные значения достигали 100% фона.

Рис. 5. Величина депрессии альфа-ритма электроэнцефалограммы в процессе решения задач разного типа (по В. П. Зинченко и др.)

Если сопоставить поведение ЭЭГ с поведением глазодвигательной системы при решении различных задач, то обнаружится, что эти индикаторы ведут себя противоположным образом. Если удельный вес внешнего сканирования уменьшается от задачи к задаче, то удельный вес «внутреннего сканирования» или манипулирования образом, сличения последнего с эталоном становится все более значительным.

Третий индикатор—внутриречевые реакции — в отличие от первых двух вел себя одинаково при решении всех задач. Артикуляционный аппарат включался лишь на завершающих интервалах решения задач. Длительность активации ЭМГ редко превышала 1 с и непосредственно предшествовала ответу испытуемых. Эти результаты позволяют поставить вопрос об уровне, на котором происходит обработка информации. Можно предположить, что информация в случаях относительно более длительных фиксаций подвергалась преобразованиям в функциональных блоках—манипуляторе и семантическом, которые оперируют не-вербализованными программами моторных инструкций. Косвенным подтверждением сказанного служит также и то, что ознакомление со многими тестами типа «квадрат» и «компас» не требовало большого числа движений глаз. Возможно, что часть из них была связана с внутренним сканированием и «проигрыванием» найденных вариантов решения.

Наиболее отчетливо фазовый характер процессов принятия решений обнаружился при исследовании оперативных задач на имитаторе мнемосхемы энергосистемы. В этом случае у испытуемых отсутствовали сколько-нибудь конкретные и отчетливые опознавательные эталоны и им приходилось формировать их в самом процессе решения, руководствуясь ранее усвоенной системой правил.

Испытуемым предлагалось проанализировать состояние отдельных энергоблоков или всей системы в целом. Если обнаруживалось отклонение от нормы, испытуемый должен был принять решение о способе восстановления нормального состояния. Анализ записей индикаторов регистрируемых систем показал, что по показателям электроокуло-граммы можно выделить четыре фазы глазодвигательного поведения, отличающиеся амплитудой скачков и длительностью фиксаций. В первой фазе наблюдаются скачки большой амплитуды, во второй — малой. Длительность фиксаций в первых двух фазах сравнительно невелика и находится в пределах 0,3—1,0 с. Затем наступает третья фаза — длительных фиксаций (до 5 с), перемежаемых скачками большой амплитуды, и наконец, четвертая фаза, характеризующаяся полной депрессией движений глаз, которая могла занимать десятки секунд. Депрессия альфа-ритма была наименьшей на первой и третьей фазах (40% фона). Максимальная депрессия альфа-ритма наблюдалась на четвертой фазе’решения (80% фона).

Артикуляционный аппарат по данным ЭМГ-регистрации включался на завершающих интервалах решения задач. При решении самых сложных задач наблюдалось поочередное включение всех трех регистрируемых систем, однако и в этом случае удельный вес участия артикуляционной системы в процессе решения оставался небольшим.

Психологически обнаруженные факты могут быть интерпретированы следующим образом. В первых двух фазах осуществляется ознакомление с элементами ситуации и анализ свойств и отношений элементов. Иными словами, эти фазы ответственны за построение ОКМ проблемной ситуации. При решении сравнительно простых задач наблюдается переход к третьей фазе, которая может рассматриваться как фаза опознавания, направленная на формирование и оценку пригодности программы действий. Последняя строится на основании ряда правил и способов деятельности, усвоенных в процессе обучения. В этой фазе осуществляется выбор варианта из ряда стандартных вариантов решения. Наконец, в более трудных случаях, когда регистрируется четвертая фаза, мы имеем дело с деятельностью во внутреннем плане в собственном смысле этого слова. Эта деятельность связана с построением на основе манипулирования и преобразования ОКМ нового варианта решения.

Анализ взаимоотношений четырех фаз показал, что процесс решения сложных задач имеет рекурсивный характер. Возможны переходы от первой фазы сразу к четвертой, возвраты от четвертой к первой или второй и т. д.

В целом приведенные данные свидетельствуют о том, что процесс принятия решений может иметь разную структуру. В одних случаях преобладающим компонентом будет оперирование внешними признаками ситуации, в других — энграммами в оперативной памяти. При этом в качестве материала в концептуальной сфере могут использоваться как наглядные образы, так и вербализованные понятия.


Читать далее:



Статьи по теме:


Реклама:




Главная → Справочник → Статьи → БлогФорум