Ергономічне забезпечення розробки систем людина-машина
ЗМІСТ
РОЗДІЛ 1 ЕРГОНОМІЧНЕ ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ РОЗРОБКИ СИСТЕМ ЛЮДИНА-МАШИНА
1.1 Задачі ергономічного забезпечення
1.2 Основні принципи, структура і етапи ергономічного забезпечення
РОЗДІЛ 2 КЛАСИФІКАЦІЯ І НОМЕНКЛАТУРА ЗАГАЛЬНИХ ЕРГОНОМІЧНИХ ВИМОГ ДО СИСТЕМ ЛЮДИНА-МАШИНА
2.1 Класифікація і структура ергономічних вимог
2.2 Номенклатура ергономічних вимог
РОЗДІЛ 3 ЗАГАЛЬНІ ЕРГОНОМІЧНІ ВИМОГИ ДО ОРГАНІЗАЦІЇ СИСТЕМИ ЛЮДИНА-МАШИНА І ДІЯЛЬНОСТІ ОПЕРАТОРІВ
3.1 Розподіл функцій між людиною і машиною
3.2 Загальні ергономічні вимоги до організації діяльності оператора
РОЗДІЛ 1 ЕРГОНОМІЧНЕ ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ РОЗРОБКИ СИСТЕМ ЛЮДИНА-МАШИНА
1.1 Задачі ергономічного забезпечення
Ергономічне забезпечення при проектуванні спрямовано на підвищення ефективності (продуктивності) системи людина — машина (СЛМ) і якості праці, безпеки експлуатації й обслуговування, поліпшення умов праці, скорочення термінів освоєння систем, економію витрат фізичної і нервово-психічної енергії працюючої людини завдяки максимально-можливому узгодженню технічної частини системи з можливостями й особливостями людини. При цьому досягається значний соціально-економічний ефект, що виражається в підвищенні привабливості і змістовності праці, збереженні здоров’я і підтримці високої працездатності, скороченні непродуктивних втрат робочого часу, зменшення витрат та надання пільг і компенсацій за роботу в несприятливих умовах праці і т.д.
У загальному виді ергономічне забезпечення проектування передбачає необхідну автоматизацію і механізацію технічних процесів, оптимальний розподіл функцій у системі, інформаційна взаємодія людини з її технічною частиною, раціональну конструкцію робочого місця й організацію трудової діяльності, оптимальні для життєдіяльності і працездатності людини умови виробничого середовища при обов’язковому дотриманні техніки безпеки.
Ергономічне забезпечення проектування включає наступні три основні характеристики СЛМ у їхньому взаємозв’язку і зв’язку із середовищем: функціональну, морфологічну й інформаційну. Функціональна - будується на підставі критерію ефективності і цільової функції. Вона відображає процеси в системі на вихідному рівні. Морфологічна характеристика відображає структурні властивості на рівні підсистем. Інформаційна - стосується внутрішнього і зовнішнього інформаційного обміну.
Існує три підходи до забезпечення ергономічного проектування. При механоцентричному в основу покладено інженерно-технічне проектування з обліком у тому чи іншому ступені рекомендацій ергономіки. Цей підхід у даний час найбільш розповсюджений, хоча його недоліки і безперспективність очевидні. Антропоцентричний підхід виражає протилежну точку зору. Відповідно до цього підходу спочатку повинна проектуватися діяльність людини, а потім технічні засоби її реалізації. Антропоцентричний підхід є більш прогресивним. Однак його реалізація в даний час стимулюється двома причинами. По-перше, впровадження антропоцентричного підходу вимагає корінної перебудови вже існуючої практики проектування і, по-друге, рівень розвитку самої теорії проектування ще недостатньо високий. Найбільш прийнятним і раціональним в даний час є рівнокомпонентний підхід, що займає середнє положення між двома вищенаведеними підходами, при якому людина і техніка розглядаються як рівноправні підсистеми. Опис, дослідження і проектування їх ведеться з єдиних системних позицій, шляхом використання порівнянних (взаємозалежних) показників оцінки.
Облік ергономічних вимог (ЕВ) у процесі проектування проводиться не тільки при різних методичних, але і практичних підходах (інженерне, технологічне, архітектурно-будівельне, художньо-конструкторське, організаційне, соціально-ергономічне проектування і т.д.).
1.2 Основні принципи, структура і етапи ергономічного забезпечення
В даний час при дослідженні, описі і проектуванні СЛМ можуть використовуватися чотири загальних методологічних принципи: функціональний, структурний, структурно-функціональний і системний. Сутність функціонального принципу зводиться до виділення структури об’єкта як деякого інваріанта з наступним функціональним описом цієї структури. У структурному принципі, навпаки, основне навантаження несе поняття структури, а функціональна сутність її компонентів виступає в якості однієї з вихідних передумов. При структурно-функціональному підході проектують не елементи об’єкта і не систему в цілому, а розчленовану систему в статиці. Системний підхід полягає в тому, що об’єкт розглядається з погляду наявності в ньому діючих елементів. Конкретизацією такого підходу є з’ясування чи форми і способи взаємодії елементів визначають об’єкт як ціле. Таким чином, при системному підході центральною ланкою є система з такими елементами як структура, організація, зв’язок, елемент і т.д.
Стосовно ергономічного забезпечення, системний підхід дозволяє на одній основі (понятійній, критеріальній) описати і проектувати взаємодію людини з технічною частиною системи при рівнокомпонентному представленні об’єкта як цілісного утворення системи людина — машина — середовище. Таке очевидне розширення вихідної понятійної бази дає визначені переваги системному підходу і дозволяє одержати більш узагальнене представлення про цілісність об’єкта.
На підставі загальних методологічних принципів визначимо приватні принципи ергономічного забезпечення:
комплексності і рівнокомпонентності, що означає, що людина і техніка розглядаються як ланки (елементи) однієї загальної системи й описуються з єдиних позицій з використанням порівняних (чи взаємозалежних) показників (критеріїв) оцінки;
групованості, що передбачає розподіл задач (функцій) ергономічного забезпечення по окремих етапах їхньої реалізації в часі і просторі;
безперервності і послідовності, що характеризує ітеративність процесу обліку ергономічних вимог на етапах і стадіях розробки системи;
циклічності, що передбачає наявність багатокрокових процедур обліку можливостей людини при проектуванні;
ієрархічності, що характеризує взаємозв’язок інтегральних і диференціальних ергономічних показників і їхній вплив на системотехнічні, вихідні (прагматичні) показники;
адекватності і відповідності функціональних і фізичних параметрів системи можливостям і властивостям людини;
допустимості, що підтверджує, що будь-яка система існує лише у визначених границях зміни її властивостей у тому числі і ергономічних.
Науково-методичною основою і інструментом системи ергономічного забезпечення є ергономічне проектування, що служить складовою частиною загального проектування і спрямовано на створення таких засобів, умов і процесів праці, що забезпечують підвищення його продуктивності при збереженні здоров’я і всебічного розвитку особистості.
Предметом ергономічного проектування є процес, засоби й умови діяльності. Для проектування взаємодії людини з технічними засобами необхідно визначити роль і місце людини в системі, ступінь автоматизації і механізації, тобто розподіл функцій між людиною і технікою; вирішити питання ієрархії, структурної і функціональної побудови системи й окремих робочих місць, тобто інформаційного забезпечення діяльності; врахувати особливості просторового компонування, організації, конструкції робочих місць, устаткування, інструмента, оргтехоснащення.
Результатом ергономічного проектування є ергономічне рішення, що являє собою проект діяльності (професіографічний опис діяльності на структурно-операційному рівні і просторово-компоновочне рішення робочого місця), виконаний при послідовній реалізації ергономічних вимог з врахуванням специфіки об’єкта проектування.
Ергономічне проектування являє собою особливий, але не ізольований аспект роботи в загальному процесі розробки. Володіючи визначеними особливостями, ергономічне проектування підпорядковується загальним закономірностям і методам проектної діяльності, зокрема загальній схемі побудови етапів проектних робіт. Так, технічна схема виробу, розроблена інженером-конструктором, є основою для ергономічного моделювання, що здатна вплинути на перегляд самої цієї технічної схеми, на об’ємно-просторові характеристики виробу, на вибір тих чи інших органів керування, засобів відображення інформації і т.д.
Ергономічні пропозиції є основою для дизайнерського рішення (побудови образу, композиції виробу, формування його споживчих властивостей), що матеріалізує ергономічні ідеї. З іншого боку, дизайнерський задум задає ергономісту-проектувальнику напрямок в дослідженнях і проектному пошуку оптимальних ергономічних рішень. Загальна характеристика ергономічного проектування дозволяє визначити його специфічну функцію як органічної частини цілісного процесу проектування СЛМ: ергономічне проектування обумовлює придбання СЛМ необхідних ергономічних властивостей, що сприяють підвищенню ефективності діяльності людини і функціонування системи. Ергономічне проектування реалізується як практичним додатком наукових досягнень ергономіки, так і конкретними ергономічними дослідженнями і проектними розробками, здійснюваними в процесі проектування об’єкта.
Ергономічному проектуванню властиве чергування неформальних процедур (інтуїтивних, творчих, евристичних) з формальними (розрахунковими, аналітичними, математичними моделюваннями). Це сприяє народженню нових проектних ідей і прийняттю нестандартних ергономічних рішень, які враховують складні характеристики людини; доведенню цих ідей і рішень до кількісної оцінки конкретних варіантів технічних засобів, параметрів функціонування і т.д. Взаємозалежне використання методів ергономічного проектування технічних засобів, процесу й умов діяльності, а також методів розробки засобів і способів формування та підтримки кваліфікації і працездатності операторів дозволяє враховувати функціональні стани людини і знаходити раціональні способи забезпечення його працездатності.
Ергономічне проектування розширює діапазон системної оптимізації, дозволяючи знаходити доцільні проектні рішення за обраними пріоритетними критеріями з врахуванням закономірностей діяльності людини, показників його фізичного і психічного стану, а також технічних, технологічних, економічних, демографічних і інших обмежень.
Ергономічне забезпечення проектування включає три взаємозалежних і взаємообумовлених етапи: обґрунтування (розробку) ЕВ; реалізацію ЕВ на стадії проектування; оцінку повноти і правильності реалізації цих вимог (ергономічна експертиза й атестація). Наведені етапи забезпечують рішення загальносистемних функцій ергономічного забезпечення.
Володіючи визначеною специфікою як по цілях, так і по методах, дані етапи являють собою єдину організаційну систему. У даному випадку можна говорити про інтеграцію і диференціацію рекомендацій ергономіки в проектній діяльності. При цьому інтеграція передбачає наявність, а отже, і практичне впровадження єдиної системи ергономічного забезпечення, а диференціація — конкретні вимоги, підходи, методи, процедури, що враховують специфіку розроблювальних систем, видів проектування, категорій споживачів ергономічних знань.
Структура ергономічного проектування відповідає логіці і стадійності загальносистемного проектування у ході реалізації якого відбувається поступове наближення до шуканого варіанта рішення. Як було зазначено вище, процедурно-ергономічне забезпечення реалізується у виді ергономічного проектування процесів, технічних засобів і умов діяльності.
Рішення задач ергономічного проектування організаційно реалізується в ході системотехнічного й інженерно-конструкторського проектування. Методичну основу рішення зазначених задач складають власне ергономічні процедури. У загальному виді задача зводиться до проектування функцій (ступінь автоматизації, розподіл, морфологія, ієрархія, структура, кінетика системи і т.д.), діяльності (алгоритм, структура, напруженість, вага праці людини-оператора), інформації (потоки, мови взаємодії, вид кодування, обсяг, форма, модальність інформації і т.д.), конструкції технічних засобів (вибір, просторова організація, компонування, конструкторсько-технологічні рішення на рівні варіантів і конкретних схем і т.д.), робочих місць і умов трудової діяльності.
РОЗДІЛ 2 КЛАСИФІКАЦІЯ І НОМЕНКЛАТУРА ЗАГАЛЬНИХ ЕРГОНОМІЧНИХ ВИМОГ ДО СИСТЕМ ЛЮДИНА-МАШИНА
2.1 Класифікація і структура ергономічних вимог
Ергономічне забезпечення ґрунтується на ЕВ, що є вихідними при проведенні проектної роботи. Вони визначаються властивостями людини-оператора і встановлюються з метою оптимізації його діяльності.
Під властивостями людини-оператора розуміють його антропологічні, психофізіологічні, психологічні і фізіологічні характеристики і можливості.
Має місце наступна логічна послідовність:
властивості людини — ЕВ — властивості системи — якість системи — ефективність системи.
Ергономічні вимоги повинні пред’являтися як до властивостей системи, так і до людини. Сформулювати ці вимоги і реалізувати їх найвищою мірою важко, тому що властивості людини більш консервативні, ніж властивості створюваної системи, і крім того, її властивості в даному випадку є первинними.
Властивості системи визначаються структурними, функціональними, енергетичними й інформаційними взаємодіями і відносинами і поділяються на істотні і несуттєві, загальні і специфічні, необхідні і випадкові, внутрішні і зовнішні, сумісні і несумісні і т.д. ЕВ також різноманітні і стосуються всієї сукупності властивостей системи. Вони повинні враховуватися на всіх стадіях розробки й експлуатації систем, у тому числі і при обґрунтуванні технічних завдань, проектуванні, конструюванні, виготовленні, іспиті, експлуатації, а також при проведенні експертизи й атестації. Варто особливо підкреслити необхідність обліку ЕВ на ранніх стадіях розробки, коли визначається загальний вигляд, склад, структура й організація системи. При цьому ЕВ повинні враховуватися не тільки при виборі компонентів системи, але і при визначенні композиції, ієрархії, архітектоніки, кінетики системи.
ЕВ поділяються на загальні і часткові. Загальні - характерні для груп (класу) систем, часткові — для конкретної системи, що обумовлюється особливостями її конструювання й експлуатації. Загальні вимоги носять міжгалузевий характер, є в достатньому ступені універсальними і можуть бути представлені в нормативній і довідковій літературі. Часткові ЕВ є галузевими, а їхня конкретна реалізація відноситься до проектованої системи. У ряді випадків при конструюванні систем, що є типовими, досить використовувати загальні вимоги, що уточнюються на основі прототипів і аналогів. При конструюванні специфічних об’єктів у кожному окремому випадку необхідна деталізація, уточнення, коректування загальних вимог, пошук їх оптимальних чи раціональних значень, виходячи з характерних рис діяльності людини-оператора, призначення й умов застосування (використання) системи, а також компромісного характеру процесу проектування і конструювання.
Масив загальних ЕВ найчастіше не може повною мірою задовольнити споживача-конструктора з ряду причин. Використання ЕВ у проектній діяльності вимагає спеціальної ергономічної підготовки, тому що обсяг, форма, послідовність приведених вимог утруднюють оперативну роботу з ними. Логіка викладу ЕВ не відповідає послідовності проектної роботи конструктора. Приведені дані в ряді випадків носять описовий, якісний характер. У першу чергу це відноситься до вимог, що пропонуються до побудови (організації) СЛМ і інформаційній взаємодії людини-оператора з машиною. Група цих ЕВ істотно залежить від характеру й умов операторської діяльності в проектованій системі і заздалегідь їх детермінувати неможливо. Вони визначаються в основному психологічними особливостями і можливостями людини з прийому і переробки інформації, що залежать від індивідуально-типологічних властивостей особистості, його професійної підготовки (ступеня формування навичок), відносини до виконуваної задачі (мотивації) і т.д.
Вид і форма представлення ЕВ у більшому ступені орієнтовані на дослідника, а не на практика. Вкрай важний переклад ЕВ на прагматичну мову системотехніка, інженера, конструктора, технолога, дизайнера, архітектора. На практиці інженеру-конструктору або іншому проектанту для підбору необхідних ЕВ треба чітко представляти весь масив інформації і мати досвід роботи з ним. Звертання тільки до науково-технічної документації (НТД), представленої у виді державних і галузевих стандартів, нормативних і керівних матеріалів, не є достатнє. Вимагає визначеного вдосконалення і форма представлення ЕВ у цих документах Доцільно більш широке використання візуалізації ЕВ, впровадження спеціальних картотек, каталожних карток, нарешті, класифікації ЕВ.
Використання систем автоматизованого проектування (САПР) визначає вимоги до класифікації, структурування, компактності, формалізації, кодування ЕВ. У цих умовах особливу важливість здобуває питання систематизації, узагальнення, обробки, збереження і використання ЕВ за допомогою ЕОМ, тобто створення банку ергономічних даних. Для побудови БЕД необхідно створити бази ергономічних вимог (БЕВ) і їхню класифікацію.
Як відомо, класифікаційні схеми звичайно використовуються не тільки для досягнення гносеологічного ефекту, але також з метою полегшення доступу до об’єктів класифікації і їхнього оперативного використання в процесі побудови концептуальних моделей у виді проектних рішень.
В даний час пропонуються різні класифікації ЕВ. Найбільш доцільною є класифікація ЕВ за ієрархічним предметно-функціональним принципом. Усі ЕВ класифікуються по об’єктах їхнього представлення, функціональному призначенню, структурній побудові й інформаційній взаємодії цих об’єктів. Встановлено основні групи загальних ЕВ до організації СЛМ, організації діяльності оператора, технічних засобів його діяльності.
Ієрархічна класифікація характеризується тим, що поділяється на взаємовиключні підмножини (підкласи, класифікаційні угрупування) по відповідній одній підставі класифікації (об’єкту пред’явлення), а кожна з цих підмножин може в такий же спосіб виступати як безліч при наступному його розподілі по ієрархічному методі класифікації. Ієрархічній класифікації притаманна визначена стрункість і закінченість, однак оперування з нею вимагає відбору великого обсягу інформації при послідовному наближенні до шуканих даних. Це можливо при особистій участі кваліфікованого споживача ергономічної інформації.
Тенденції переходу на САПР у всіх галузях народного господарства, у тому числі й у машинобудуванні, вимагають переходу на більш гнучкі і формалізовані класифікації. З обліком вищенаведеного пред’являються більш строгі вимоги до структурування, таксономічної категоризації, тезаурусному позначенню ЕВ. У цьому зв’язку додатково до ієрархічного предметно-функціонального принципу класифікації може бути рекомендований фасетний принцип. Фасетна класифікація характеризується тим, що кожен клас, об’єкт класифікації поділяється на кілька груп, підмножин (підкласів, груп, класифікаційних угруповань) за відповідними ознаками класифікації, а кожна з виділених підмножин (підкласів), у свою чергу, може бути розділена за однією чи декількома ознаками. Фасетний метод класифікації передбачає можливість незалежного формування безлічі (класу) з підмножин (підкласів), що обираються з декількох попередньо побудованих категоріальних безлічей (класів) чи фасетів, які відповідають різним підставам. Таким чином організовують нову фасету підмножини, одержують додаткові таксономічні зв’язки, утворюють мережні структури або класифікаційні угруповання. Кожне з підмножин може входити в кілька різних безлічей більш високого рівня глибини класифікації, тобто бути підкласом декількох різних фасет чи повторюватися в різних фасетах під різними синонімічними найменуваннями в переліку координатного покажчика. Координатний покажчик являє собою перелік дескрипторів — однозначних ключових слів чи кодів, що позначають деякі поняття, складені з еквівалентних чи близьких за змістом ключових слів. Вони використовуються для вираження центральної теми чи центрального предмета при координатному індексуванні документів (фактографічних записів, файлів інформації). Дескрипторні інформаційно-пошукові мови є спеціалізованими штучними мовами, що дозволяють робити інформаційний пошук по кожному, заздалегідь не передбаченому, сполученню ознак. Для ефективного застосування дескрипторних мов необхідні створення і використання інформаційно-пошукових тезаурусів — нормативних словників-довідників, у яких виражені найважливіші тезаурусні відносини між поняттями і визначальними дескрипторами, що описують кожне з обумовлених понять.
Істотною відмінністю фасетної класифікації від ієрархічної є те, що класи (групи) таксонів заздалегідь не перелічуються при індексуванні наявної фактографічної (документографічної) інформації, виходячи з розв’язуваної ергономічної задачі з урахуванням інформаційної потреби. При цьому значно розширюються границі інформаційного запиту, тому що відсутня необхідність у заздалегідь розкласифікованих запитах, зорієнтованих на ієрархічні класифікатори.
Таким чином, можна зробити наступні висновки щодо класифікації і структурної побудови ЕВ.
Прийнята в даний час ієрархічна предметно-функціональна класифікація вимагає визначеного удосконалення, беручи до уваги подальшу деталізацію (розширення обсягу) ЕВ і перехід на САПР, у тому числі доповнення існуючої класифікації фасетної, що дозволяє більш оперативно взаємодіяти з великим інформаційним масивом. Для верхніх ступенів класифікації ЕВ прийнятна чітко фіксована ієрархічна структура, для більш низьких ступенів класифікації система переходить на мережеві структури. Отже, в основу класифікації ЕВ повинні бути покладені основні (ієрархічні) і допоміжні (фасетні і мережеві) тезаурусні зв’язки структури ЕВ.
2.2 Номенклатура ергономічних вимог
Ергономічні вимоги мають широку і розгалужену номенклатуру. Причому ЕВ, що відносяться до більш низьких ієрархічних рівнів (технічні засоби діяльності), а встановлюються системою Дст. На відміну від груп ЕВ до організації СЛМ і діяльності оператора, що визначаються змінними в широких межах психологічних і психофізіологічних властивостей людини-оператора з прийому і переробки інформації, ЕВ до технічних засобів діяльності визначаються більш стабільними і консервативними антропометричними і фізіологічними (біологічними) властивостями людини. Ергономічні вимоги вищих рівнів важко нормувати, тому що вони в значній мірі залежать не тільки від властивостей людини-оператора з прийому і переробки інформації, але і від специфічних умов побудови і застосування (використання) СЛМ, а також характеру операторської діяльності.
Частина ЕВ піддаються строгому кількісному опису і їхнім характеристикам, що встановлені в ДСТ, інші, у силу своєї специфічності, можуть бути представлені описово, на якісному рівні. Це в першу чергу відноситься до ЕВ, що є підметом обліку при розподілі функцій, розробці алгоритмів діяльності й інформаційних моделей. Поява нових видів операторської діяльності, знарядь праці, централізація функцій керування, більш ширше використання обчислювальної техніки у всіх галузях народного господарства вимагають доповнення і перегляду традиційних ЕВ. З іншого боку, широке впровадження БЕД, у свою чергу, викликає необхідність перегляду виду і форми представлення ЕВ. В даний час необхідна трансформація ергономічних вимог стосовно машинних методів проектування.
РОЗДІЛ 3 ЗАГАЛЬНІ ЕРГОНОМІЧНІ ВИМОГИ ДО ОРГАНІЗАЦІЇ СИСТЕМИ ЛЮДИНА-МАШИНА І ДІЯЛЬНОСТІ ОПЕРАТОРІВ
3.1 Розподіл функцій між людиною і машиною
Задачу розподілу (узгодження) функцій між людиною і машиною не можна вирішувати тільки на основі інженерних підходів, тим більше, що жоден з них не має необхідної універсальності і ефективності. Повинні враховуватися загальнометодологічні розуміння, що стосуються соціальної функції людини як суб’єкта праці, і результати ергономічних, психологічних і інших досліджень. Важливо також не порушувати визначену цілісність структури діяльності людини. Обґрунтування раціонального чи оптимального варіанту розподілу функцій повинно бути у всіх випадках, коли це можливо, спиратися на результати кількісних оцінок якості виконання задач людиною і машиною, а також методи оцінки впливу цієї якості на ефективність системи в цілому. Методи якісних оцінок, що спираються на переліки переваг і обмежень людини і машини, мають істотні недоліки: вони занадто загальні, не враховують специфіки взаємодії людини з машиною, обмежень економічних і соціальних факторів, а також питань мотивації діяльності людини. Нарешті, вони далеко не цілком охоплюють наявні тимчасові і точні параметри операцій, що виконуються людиною.
Співставлення можливостей людини і машини відображає один з найбільш головних принципів, що використовуються на практиці при рішенні основної задачі ергономіки — задачі розподілу (узгодження) функцій у системі між людиною і машиною. Цей принцип з переліком можливостей (перелік Фітса) неодноразово піддавався уточненням і доповненням. При спробах застосовувати кількісні методи обґрунтування такого чи іншого варіанта розподілу функцій, основні труднощі виникають не стільки через нерозробленість формальних прийомів оптимізації, скільки через відсутність даних з деяких важливих параметрів СЛМ на ранніх етапах проектування, коли саме і варто вирішувати задачу розподілу функцій.
У результаті розподілу функцій між людиною і машиною можуть бути отримані вихідні дані для обґрунтування обсягу інформації і виду її пред’явлення, а також для розробки інформаційних моделей, алгоритмів діяльності, програм для ЕОМ, критеріїв і методів професійного добору, програм, методів і засобів професійної підготовки.
Вихідними даними для вибору раціонального варіанта розподілу функцій є призначення задач, що розв’язуються СЛМ; умови функціонування системи (характеристика вхідної інформації, тривалість безупинної роботи і т.д.); загальносистемні вимоги до СЛМ (ефективність, надійність, вартість, терміни розробки, припустима кількість фахівців з керування і т.д.); вимоги до задач людини по керуванню й обслуговуванню системи.
Ергономічні вимоги, що запропоновані до вибору варіанта розподілу функцій між людиною і машиною, реалізуються з врахуванням можливостей людини і машини для виконання конкретних операцій, відповідності завантаження людини її можливостям, відповідальності людини за результати роботи системи, мотивації діяльності людини в системі.
У залежності від призначення СЛМ (системи виявлення, диспетчерські спостереження і зв’язки) на людину можуть бути покладені різні функції.
У системах виявлення сигналів людина вибирає склад підсистем, порядок, режим їхньої роботи, виявляє, спостерігає, класифікує сигнали за допомогою тих їхніх ознак, що не можуть бути враховані автоматичними пристроями системи, розподіляє канали одержання інформації, погоджує її з пропускною здатністю каналів зв’язку, можливостями і задачами споживачів.
Диспетчерські системи обумовлюють наступні функції людини: введення і редагування вихідних даних; видача команд на пуск системи; прийняття рішень у нестандартних чи невизначених ситуаціях; прогнозування ситуації при її зміні і недостатності інформації; вибір цілей функціонування системи в залежності від ситуації; вибір способу керування підсистемами; контроль за машинним процесом, рішення задачі по керуванню підсистемами і твердження рішення; контроль результатів роботи системи.
Система спостереження дозволяє спостерігати за сигналами за допомогою ознак, що враховуються в каналах автоматичної обробки інформації, приймати рішення про вибір режиму роботи системи в аварійних ситуаціях.
Функції людини в системах зв’язку наступні: вибір каналів і технічних засобів зв’язку в залежності від ситуації, виділення необхідної інформації і її класифікація по пріоритеті, забезпечення слухового радіозв’язку, здійснення з’єднань на комутаторах, передача телефонної і телеграфної інформації, контроль якості кодограмм фототелеграфного зв’язку.
При виборі варіанта розподілу функцій між людиною і машиною спочатку визначають функції (задачі, операції, дії), що повинні виконуватися людиною і машинними ланками та очікувану якість їх виконання. Потім оцінюють, як вплине ця якість на вихідні характеристики системи (ефективність, продуктивність праці і т.д.), як позначиться обраний варіант розподілу функцій на психічному і фізіологічному станах працюючих людей. І нарешті, вирішують, чи забезпечить цей варіант виконання людиною прийнятих для нього в даній системі соціальних норм, що стосуються відповідальності за досягнення цілей діяльності, етику взаємин між працюючими людьми, права на ризик і на творче рішення поставлених задач і т.д.; чи забезпечить обраний варіант дотримання заданих для даної системи обмежень по кількості фахівців, їхньої кваліфікації, а також технічної реалізації проекту, вартості системи і т.д.
При розподілі функцій між людиною і машиною доцільно керуватися наступними основними принципами:
гуманізації праці, відповідно до якого людині варто призначати в основному творчі функції і звільняти її від виконання рутинних, монотонних, механічних, важких і небезпечних операцій;
відповідальності, який полягає в тому, що найбільш важливі функції повинні реалізуватися людиною або машиною тільки із санкції людини;
технічної реалізації, на підставі якого людині призначають ті функції, що неможливо реалізувати на базі сучасної техніки;
максимізації ефективності, відповідно до якого розподіл функцій повинен забезпечувати найбільший ефект;
мінімізації вартості, який полягає в тому, що розподіл функцій повинен забезпечувати задану ефективність при мінімальних затратах засобів;
максимальної надійності системи, відповідно до якого розподіл функцій повинен забезпечувати мінімальне значення імовірності відмов технічного і людського походження;
переважних можливостей, по якому людині призначають ті функції, що він виконує краще машини, а машині — ті, котрі вона виконує краще людини;
оптимального завантаження, на підставі якого рекомендується в регулярному режимі роботи системи забезпечувати людині оптимальні умови (по темпі і кількості) надходження інформації, а в менших по напруженості режимах чи роботи в тривалих паузах завантажувати людини нескладними другорядними, але корисними функціями;
резерву людського фактора, по якому людині призначають функції, виконання яких він здійснює у випадку відмови тих чи інших машинних ланок шляхом прийняття на себе і виконання функцій цих ланок на спеціальних передбачених для таких випадків резервних робочих місцях;
машинного резерву, відповідно до якого машині призначають функції, виконання яких у випадку зриву чи діяльності фізіологічної відмови людини забезпечило б функціонування системи по якому-небудь зі спеціально передбачених для таких випадків алгоритму, наприклад, алгоритму виживанння системи.
3.2 Загальні ергономічні вимоги до організації діяльності оператора
Ергономічні вимоги до організації діяльності включають комплекс вимог, що обумовлюють, в основному, інформаційну взаємодію людини-оператора з технічною частиною СЛМ (підгрупи вимог до алгоритму і структури діяльності, інформаційних моделей, спеціальної й експлуатаційної документації).
Ергономічні вимоги до структури і алгоритму діяльності являють собою не кінцеві вимоги, а систему правил і положень, які необхідно враховувати при проектуванні. Структура діяльності являє собою логічну і просторово-тимчасову організацію дій чи операцій, виконуваних людиною-оператором ізольовано чи спільно. Алгоритм діяльності являє собою розпорядження, що визначає зміст і послідовності дій оператора в СЛМ. Розробка (проектування) алгоритму і структури діяльності є необхідним етапом при рішенні більшості ергономічних питань у процесі проектування СЛМ і ергономічної оцінки (експертизи) її на стадіях розробки.
Структура діяльності людини-оператора включає рішення (виконання) кінцевої задачі (циклограма діяльності на загальносистемному рівні), приватних задач на підсистемному (технологічному) і на психофізіологічному рівнях.
З призначення системи в цілому, її організації, її загальних властивостей випливає перший клас вимог до структури діяльності людини-оператора — системні вимоги. Найбільш загальною вимогою цього класу є необхідність пристосування структури діяльності людини до виконання тих функцій системи, що призначаються оператору. Такі показники, як час перекладу системи з одного стану в інше, ефективність, надійність, ремонтопридатність відносяться до приватних вимог. Особлива група системних вимог пов’язана з груповою взаємодією і груповою сумісністю колективу операторів.
Структура групової діяльності визначається, з одного боку, розподілом функцій між операторами, а з іншого боку — соціально-психологічною організацією групи. Соціально-психологічні вимоги необхідно враховувати і при формуванні структури діяльності окремого оператора. Як правило, оператор взаємодіє з іншими операторами, причому ця взаємодія носить не тільки операційний, але й особистісний характер. Системні вимоги до структури діяльності оператора в багатоопераційних СЛМ включають необхідність визначення областей і рівнів відповідальності операторів — узгодження індивідуальних алгоритмів діяльності і засобів їхньої реалізації з метою спільного рішення задач, організації діяльності з урахуванням динаміки (тимчасового розгорнення) можливих подій у функціонуванні всієї СЛМ, включається розрахунок чергування активних і пасивних періодів у роботі різних операторів.
Другий клас вимог до структури діяльності визначається психологічними і фізіологічними закономірностями активності людини-оператора. Ці вимоги являють собою ту основу, на якій будується конкретний проект чи діяльності за допомогою якої виявляється реальна структура діяльності в конкретних СЛМ. Структура й алгоритм діяльності повинні забезпечувати рішення задачі у всіх передбачених умовах з необхідною ефективністю по показниках діяльності і з припустимою психофізіологічною напруженістю людини-оператора.
Діяльність може містити в собі автоматизовані (стереотипні), виконувані як цілісний акт, дії і відкриті репродуктивні, що здійснюються як усвідомлювані послідовні кроки перетворення інформації з визначеної логічної схеми.
До діяльності відносять також закриті репродуктивні дії. Їхню внутрішню структуру точно визначити складно. Тут може допомогти список логічних умов (значень сигналів), що повинні бути враховані людиною в процесі ухвалення рішення. Для творчих (продуктивних) дій може бути даний тільки список можливих ситуацій. При послідовному виконанні розрізняють сполучені і не сполучені один з одним дії. Та сама задача в різних умовах може бути вирішена за допомогою різних потенційно можливих дій. Діяльність також включає дії, що виконуються після первинного навчання (малодосвідченим оператором) чи після великого числа аналогічних реалізацій (досвідченим оператором), а також паузи, призначені для переключення уваги, спонтанного періодичного відволікання, виконання надситуаційних дій, відпочинку, чекання змін ситуації, виконання операцій машиною чи іншим оператором.
Структура діяльності не повинна суперечити психологічним і фізіологічним характеристикам людини і закономірностям її діяльності. Враховується вплив умов діяльності на структуру діяльності з боку мотивів, установок, психічних і фізіологічних станів, факторів середовища.
При виборі доцільної структури діяльності необхідно використовувати показники якості і напруженості діяльності, логічної складності і стереотипності алгоритму, упорядкованості інформаційного полю та ін. Види приватних задач у циклограмі і дій усередині них повинні, по можливості, чергуватися таким чином, щоб не допускати монотонності в діяльності і одночасно забезпечити можливість активного відпочинку (розмаїтість у психологічному змісті дій, періодичне переключення робочої домінанти).
Виходячи з перерахованих вище загальних вимог, стосовно до конкретного виду СЛМ необхідно виробляти приватні вимоги до структури й алгоритму діяльності.
Характерною рисою діяльності оператора є те, що він позбавлений можливості безпосередньо спостерігати за керованими об’єктами і зовнішнім середовищем і змушений користуватися інформацією, що надходить до нього по каналах зв’язку. Діяльність оператора відбувається не з реальними об’єктами, а з їхніми замінниками чи образами, що імітують, які називаються інформаційними моделями — умовними відображеннями інформації про стан об’єктів, впливу системи людина — машина і способів керування ними. Інформаційна модель є тим джерелом інформації, на основі якого оператор формує образ реальної обстановки (концептуальну модель), робить аналіз і оцінку сформованої ситуації, планує керуючі впливи, приймає рішення, що забезпечують правильну роботу системи і виконання покладених на неї задач, а також спостерігає й оцінює результати їхньої реалізації.
Обсяг інформації, включеної в модель, і правила її організації повинні відповідати задачам і способам керування. Фізично інформаційна модель реалізується за допомогою пристроїв відображення інформації.
Інформаційні моделі класифікують за декількома підставами. Перша підстава класифікації — ступінь попередньої обробки інформації, яка сприяє більш легкому її сприйняттю.
До первинних інформаційних моделей відносять зображення реальної обстановки, наприклад, відображення на радіолокаційному екрані, аерофотографії, фотографії, зроблені в трекових камерах. Такі моделі-зображення є вихідними: вони визначені наявними технічними можливостями збору первинної інформації.
Вторинні інформаційні моделі — це попередньо оброблена (звичайно за участю людини-оператора) інформація, що видається оператору наступного рангу чи рівня керування за допомогою ЕОМ. У цих випадках розроблювачі і ергономісти мають більший арсенал засобів відображення інформації: алфавітний, цифровий, алфавітно-цифровий (у вигляді рядків чи таблиць), графічний (карти, плани, креслення, схеми, графіки, діаграми), символічний (знаки, індекси, окремі букви, символи), картинний (напівтонова) і т.д.
Друга підстава пов’язана з оцінкою рівнів узагальнення інформації. Розрізняють детальні, інтегральні і змішані інформаційні моделі.
Третьою підставою класифікації є облік кооперації діяльності оператора. Розрізняють індивідуальні і колективні інформаційні моделі і, відповідно, засоби відображення інформації.
І, нарешті, четверта підстава класифікації інформаційних моделей — предметний зміст відображуваної інформації: моделі об’єктів, властивостей, явищ, процесів, станів, взаємодій, просторових відносин і т.д. Природно, що виділені класи інформаційних моделей, що засновані на різних принципах класифікації, перехрещуються.
При створенні інформаційних моделей необхідно керуватися наступними загальними вимогами: за змістом вони повинні відображати об’єкти керування, робочі процеси, навколишнє середовище і стан самої системи керування; за кількістю інформації моделі повинні забезпечувати оптимальний інформаційний баланс і не призводити до таких небажаних явищ, як дефіцит чи надлишок інформації; відображати лише ті властивості, відносини, зв’язки керованих об’єктів, що істотні; за формою і композицією інформаційні моделі повинні відповідати задачам трудового процесу і можливостям людини по прийому, аналізу, оцінці інформації і здійсненню керуючих впливів.
Ергономічні вимоги до інформаційних моделей визначаються призначенням, організацією, структурою, прийнятим варіантом розподілу функцій у СЛМ, а також можливостями людини-оператора по сприйняттю інформації і прийняттю рішень. Зазначені вимоги, пропоновані до інформаційних моделей, у процесі конкретного проектування можуть враховуватися не в однаковому ступені, а в залежності від домінуючої функції оператора (виявлення, пошук, рішення задач, виконання і т.д.).
В інформаційній моделі повинні бути представлені лише найбільш істотні властивості, відносини, зв’язки керованих об’єктів, що мають важливе функціональне значення. У цьому змісті модель відтворює дійсність у спрощеній формі і завжди є деякою ідеалізацією дійсності. Ступінь, характер спрощення та ідеалізації можуть бути визначені на основі аналізу задач операторів СЛМ.
Інформаційна модель повинна бути наочна. Вона може давати, наприклад, наочне представлення про просторове розташування об’єктів, тобто бути якоюсь мірою геометрично подібної їх дійсному розташуванню. У цьому випадку оператор буде мати наочне представлення про такі властивості керованих об’єктів, як відстань між ними, їхня приналежність до якої-небудь територіальної групи і т.д. Якщо для оператора істотні інші ознаки, то необхідно зробити наочними інші властивості керованих об’єктів, наприклад їхня приналежність до того самого типу чи стану. При функціонуванні системи можливі періоди, коли необхідно наочне представлення одних властивостей керованих об’єктів, і періоди, коли потрібно враховувати інші їхні властивості. Наочність інформаційних моделей не завжди легко досягається, тому що нерідкісні випадки, коли об’єкти керування, їхні властивості і взаємодії самі по собі не мають наочних ознак. У цих випадках доводиться вирішувати задачі, близькі до того, що визначається як візуалізація знань.
Інформаційна модель повинна мати властивості легкого сприйняття чи гарної читаності, що забезпечується правильною організацією її структури. В інформаційну модель повинні входити не просто зведення, так чи інакше впорядковані, у ній повинно бути представлено їхні взаємозв’язки.
При правильно організованій структурі інформаційної моделі оператор швидко і правильно сприймає ситуацію в цілому. Порушення структури ведуть до виникнення відхилень від нормального режиму функціонування, що вимагають екстреного втручання оператора. Відхилення сприймаються оператором як потенційно проблемні, конфліктні і змушують його робити детальний аналіз ситуації з метою виявлення джерела конфлікту і пошуку шляхів його усунення. Одним із засобів організації структури є правильне компонування інформаційної моделі.
Сприйняття ситуації, як проблемної, полегшується, якщо в інформаційній моделі відображення конкретних змін властивостей елементів сприймаються не ізольовано, а як симптом зміни ситуації в цілому, і стимулює оператора на розпізнавання всього симптомокомплексу можливих порушень нормального режиму роботи СЛМ, а також якщо передбачені відображення динамічних відносин керованих об’єктів у їхній взаємодії і розвитку, відображення конфліктних відносин, у які вступають елементи ситуації.
Інформацію про об’єкти керування доцільніше пред’являти оператору не в натуральному, а в закодованому виді. При цьому особливо важливо використовувати такий алфавіт символів, що легко зрозумілий людині і може бути без праці реалізований у машині. Це забезпечить оптимальне узгодження "входів" і "виходів" людини і машини.
Обсяг інформації визначається виходячи з конкретних умов роботи, апріорно — на основі існуючих кількісних оцінок дії оператора — чи експериментально — на моделі чи макеті розроблювальної СЛМ. Обсяг інформації в сукупності з обраною системою кодування допомагає скласти уявлення про ступінь складності інформаційної моделі, що припустима в конкретних умовах функціонування СЛМ.
Ступінь складності моделі обумовлена головним чином вимогами оперативності виконання задач, що ставляться перед СЛМ.
В інформаційних моделях доцільно розрізняти інформаційну інформацію про процеси, за які оператор несе пряму відповідальність, і потребуючу термінового втручання. Найбільш важливу інформацію варто виділяти лініями і мерехтінням формулярів. Інформацію, за якої оператор несе пряму відповідальність, доцільно відображати яскраво, інформаційну —приглушено, по запиті оператора, у виді викликуваного довідкового табло. Крім того, інформацію доцільно кодувати розміром і формою формулярів і написів.
Інформацію необхідно пред’являти оператору у формі, що забезпечує її однозначне тлумачення.
Різноманіття задач оператора, а також можливість виникнення непередбачених ситуацій вимагають, щоб інформаційна модель була гнучкою, адаптуючою, динамічною. Гнучкість моделі досягається створенням можливості перегрупування інформації, її перекодування, часткового скорочення чи розширення обсягу зведень, виділення необхідних ознак, зміни черговості пред’явлення інформації.
Інформаційна модель повинна передбачати можливість екстреного повідомлення інформації про відмову пристроїв і збоях алгоритмів її обробки. У системах, де помилки введення інформації в обчислювальний комплекс є істотним чинником зниження ефективності роботи системи, інформаційна модель повинна забезпечувати можливість контролю введення параметрів і також виявлення помилок введення і підказки оператору способу їхнього виправлення.
У системах, де оператор може активно втручатися в роботу обчислювального комплексу, інформаційна модель повинна забезпечувати при введенні керуючої інформації можливість виведення інформації різними способами, а також порівняння декількох варіантів рішення задачі керування, з яких оператор з пульта команд може затвердити будь-як рішення (якщо оператор не втручається в роботу, те одне з рішень затверджується автоматично).