Gt; Степень д-ра философии примерно соответствует нашей степени <канди-дат наук».— Прим. ред

_________ Профессий инженера по человеческим факторам __________________™

1.2.3. Возможности для образования

В 1982 52 колледжа и/нлн университета открыли курсы повышения квалификации в области человеческих факторов с выдачей соответствующего диплома [16]. 26 из них были ориентированы на промышленное машиностроение нли промышленную технологию н исследование рабочих операций. 18 относились к психологии. Из оставшихся восьми четыре были ориентированы на инженерные организации, не относящиеся к промышленным, и предметами последних четырех были науки о человеческих факторах, профессиональной медицине и технике безопасности, исследованиях рабочих операций и управлении.

Многие члены Общества имеют степени как в одной из наук, так и в технике (например, бакалавра в машиностроении и д-ра философии в экспериментальной психологин). Такая образовательная основа особенно полезна для подготовки классного специалиста в области человеческих факторов.

1.2.4. Непрерывное образование и опыт

Диплом об окончании высшего учебного заведения — это, конечно, только первый шаг в подготовке квалифицированного профессионала любого профиля. Настоящая компетентность вырабатывается лишь спустя годы практического опыта. Посещение кратких курсов, цеховых сборов, симпозиумов и профессиональных собраний, а также самообразование — все это помогает профессионалу повышать уровень знаний, приобретать разнообразность н компетентность, поддерживать хорошее владение навыками, которыми он уже обладает.

В настоящее время имеются многочисленные краткие курсы для профессионалов по человеческим факторам. Самый первый краткий курс по человеческим факторам был организован Паулем М. Фиттсом, которого в США считают отцом наукн о человеческих факторах. Этот двухнедельный курс проводится ежегодно с 1958 в инженерном колледже Мичиганского университета. После безвременной кончины профессора Фиттса курс продолжает выдающийся ученик Фиттса — Рнчард У. Пью.

1.2.5. Профессиональные общества, родственные человеческим факторам

Этот раздел н три следующих посвящены профессиональным обществам и публикациям, которые имеют отношение к профессии человеческих факторов. Мы признательны д-ру Пью за разрешение использовать эти материалы, которые заимствованы у негр с очень незначительными изменениями. Материалы подго-

товлены д-ром Пью в 1984 для вышеупомянутого краткосрочного курса [17].

К Human Factors Society (Общество человеческих факторов), Р. О. Box 1369, Santa Monica, CA 90406, (213)394-1811.

2. Division 21 of the American Psychological Association (АРА), Society of Engineering Psychologists (21-е отделение Американской ассоциации психологов, Общество инженерных психологов), 1200 17th Street, NW, Washington, DC 20036.

3. Systems, Man and Cybernetics (formerly Man-Machine Systems Group) of the Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) [Системы, человек н кибернетика (прежде Группа систем человек -*- машина) Института инженеров по электротехнике и электронике], 345 East 47th Street, New York, NY 10017.

4. Ergonomics Society of Great Britain, continental affiliates, Canada and Australia (Эргономическое общество Великобритании, континентальные филиалы, Канада и Австралия).

5. Society of Automotive Engineers (Общество инженеров автомобилестроения), 400 Commonwealth Drive, Warrendale, PA 15096.

6. American Society of Mechanical Engineers (Американское общество инженеров-механиков), 345 East 47th Street, New York, NY 10017.

7. Institute of Industrial Engineers (formerly American Institute of Industrial Engineers) [Институт инженеров производства (прежде Американский институт инженеров производства)], 25 Technology Park/Atlanta, Norcross, GA 30092.

8. Operations Research Society of America (Американское общество по исследованию рабочих операций), 428 East Preston Street, Baltimore, MD 21202.

9. Acoustical Society of America (Американское акустическое общество), 428 East 45th Street, New York, NY 10017.

10. Optical Society of America (Американское оптическое общество), 2000 L Street, NW, Washington, DC 20036.

11. Society for Information Display (Информационное общество), 654 N Sepulveda Blvd. Los Angeles, CA 90049.

12. Illuminating Engineering Society, c/o United Engineering Center (Общество по осветительной технике), 345 East 47th Street, New York, NY 10017.

13. American Society of Agricultural Engineers (Американское общество сельскохозяйственных инженеров), 2950 Niles Road. St. Joseph, MI 49085.

14. Industrial Designers Society of America (Американское общество промышленных дизайнеров), 1750 Old Meadow Road, McLean, VA 22101.

15. Association for Computing Machinery, Special Interest Group in Computer-Human Interaction (Ассоциация компьютер-

_______ Профессия инженера по человеческим факторам ______________47

ной техники, специальная группа по взаимодействию человек — компьютер); 1133 Avenue of the Americas, New York, NY 10036.

16. American Industrial Hygiene Association (Американская ассоциация по промышленной гигиене), 475 Wolf Ledges Parkway, Akron, ОН 44311.

17. Human Factors Association of Canada (Канадская ассоциация по человеческим факторам), Box 200, Downsview, Ontario M3M, 3BN. Canada.

18. System Safety Society (Общество по безопасности систем), Box A, Newport Beach, CA 92663.

19. American Society of Safety Engineers (Американское общество инженеров по технике безопасности), 850 Busse Highway, Park Ridge, IL 60068.

Существуют также общества в Советском Союзе, странах Восточной Европы и Японии.

1.2.6. Периодические издания по человеческим факторам

Пью [17] перечисляет 24 регулярно выходящих пер'иодических издания, которые содержат материалы, относящиеся к одной илн более областей человеческих факторов Этот список не включает многочисленные профессиональные периодические издания и журналы по торговле, которые лишь от случая к случаю публикуют статьи по человеческим факторам.

Журналы общеав

A. Главные-

1) Human Factors (Человеческие факторы) HFS);

2) Ergonomics (Эргономика) (ES);

3) IEEE Transactions on Systems, Man and Cybernetics (a merger of the IEEE Transactions on Man-machine Systems and the IEEE Transactions on Systems Sciences and Cybernetics) [Труды IEEE по системам, человеку и кибернетике (объединение Трудов IEEE по

системам человек — машина н Трудов IEEE по наукам о системах и кибернетике) ] (IEEE).

B. Второстепенные:

4) Information Display (Информационный дисплей) (SID);

5) Journal of Experimental Psychology, Human Perception and Performance (Журнал экспериментальной психологии. Восприятие и деятельность человека) (АРА);

6) Journal of Applied Psychology (Журнал прикладной Психологии) (АРА);

48 Глава 1

7) Quarterly Journal of Experimental Psychology (British Experimental Psychology Society) [Квартальный журнал экспериментальной психологии (Британское общество экспериментальной психологии)];

8) Journal of the Acoustical Society of America (Журнал американского акустического общества) (ASA);

9) Journal of the Optical Society of America (Журнал американского оптического общества) (OSA);

10) Industrial Engineering (Промышленная техника) (АНЕ);

11) Operations Research (Исследование операций) (ORSA);

12) Vision Research (Исследование зрения) i(ARVO);

13) Perception and Psychophysics (Восприятие и психофизика);

14) Professional Safety (American Society of Safety En-gin.) [Техника безопасности (Американское общество инженеров по технике безопасности)];

15) Hazard Prevention (Systems Safety Society) [Предотвращение несчастных случаев (Общество по системам обеспечения безопасности)];

16) PsycSCAN: Applied Psychology (American Psychological Assoc.) [Псих. СКАН: Прикладная психология (Американская ассоциация психологов)].

Независимые журналы

1. Perceptual and Motor Skills (Перцептивные и двигательные навыки), Box 1141, Missoula. MT 59801.

2. Journal of Motor Behavior (Журнал по моторному поведению), 726 State Street, Santa Barbara, CA 93101.

3. Behavior Research Methods and Instrumentation (Методы и аппаратура для исследования поведения), Psychonomic Press, 295 Pine Avenue, Goleta, CA 93017.

4. Le Travail Humain (Человеческий труд), Presses Universitai-res de France, Department des Periodigues, 12, rue Jean-de-Beauvais, Paris V., Tel. 033-48-03, С. С. Р. Paris 1-302-69.

5. The Journal of Human Ergology (Журнал по человеческой эр-гологии), Human Ergology Research Association, Jinrui Dotai-gaku Kenkyukai, Business Center for Academic Societies Japan, 2-4-16 Yayoi, Tokyo 113, Japan.

6. Applied Ergonomics (Прикладная эргономика), IPC Business Press Ltd., 205 East 42nd Street, New York, NY 10017.

7. International Journal of Man-Machine Studies (Международный журнал по изучению систем человек — машина), Academic Press. Ill Fifth Avenue. New York, NY 10003.

Профессия инженера по человеческим факторам

8. Behavior and Information Technology (Техника поведения и информации), Taylor & Francis, Inc., 242 Cherry Street, Philadelphia, PA 19106-1906.

1.2.7. Литература о человеческих факторах, представляющая исторический интерес [17]

Chapanis A., Garner W. R., Morgan С. Т. (1947) Applied Experimental psychology (Прикладная экспериментальная психология). New York: Wiley.

McFarland R. С. (1946) Human Factors in air transport design (Человеческие факторы в проектировании воздушного транспорта). New York: McGraw-Hill.

Sinaiko H. W. (1961) Selected papers on human factors in the design and use of control systems (Избранные статьи по человеческим факторам в проектировании и использовании систем управления). New York: Dover.

Woodson W. E., Conover D. W. (1970) Human-engineering guide for equipment designers (2nd ed.) (Руководство по человеческой инженерии для конструкторов). Berkeley, CA: University of California Press.

1.2.8. Общая литература по человеческим факторам [17]

Bailey R. W. (1982) Human performance engineering: A guide for system designers (Инженерия человеческой деятельности: Руководство для конструкторов). Englewood Cliffs, NJ: Prentice-Hall. Chapanis A., ed. (1975) Ethnic variables in human factors engineering (Этнические переменные в инженерии человеческих факторов). Baltimore: Johns Hopkins University Press. Chapanis A. (1959) Research techniques in human engineering (Методы исследования в человеческой инженерии). Baltimore: Johns Hopkins University Press.

Damon A., Stoudt H. W., McFarland R. A. (1966) The Human body in equipment design (Человеческая антропометрия и конструирование аппаратуры). Cambridge, MA: Harvard University Press. DeGreen K-. ed. (1970) Systems psychology (Системная психология). New York: McGraw-Hill.

Eastman Kodak Company (1983) Ergonomic design for people at work (Эргономическое проектирование для людей на работе). Belmont, CA: Lifetime Learning Publications. Grandjean E. (1971) Fitting.the task to the man. (Адаптация задания к человеку). 2nd ed. London: Taylor & Francis. Howell W. C, Goldstein 1. L. (1971) Engineering psychology (Инженерная психология). New York: Appleton-Century Crofts. Huchingson R. (1981) New horizons for human factors in design

50 Глава 1

(Новые горизонты ДлЯ Человеческих факторов и проектировании); New York: McGraw-Hill,

Kantowitz В. H., Sbrkin R_; D_; (19ЙЗ) Human Factors: Understanding people—system relationships (Человеческие факторы, Изуче-ние отношений люди — система). New York: Wiley. Konz S. (1979) Work Design (Проектирование работы). Columbus, OH: Grid Publishing.

Kraiss K. F., Moraal J. (1976) Introduction to human engineering (Введение в человеческую инженерию). Bonn, FRG: Verlag TUV Rheinland.

Lindsay P. H., Norman D. A, (1977) Human Information processing: An introduction to psychology (Переработка информации человеком. Введение в психологию). 2nd ed. New York; Academic.

McCormick E. J., Sanders M. S. (1982) Human factors in engineering and design (Человеческие факторы в конструировании и проектировании). 5th ed. New York; McGraw-Hill. Meister D. (1971) Human factors: Theory and practice (Человеческие факторы. Теория и практика). New York: Wiley-Interscience. Meister D. (1976) Behavioral foundations of system development (Поведенческие основы разработки систем). New York: Wiley. Meister D., Rabideau G. F. (1965) Human factors evaluation in system development (Оценка человеческих факторов в разработке системы). New York: Wiley.

Muckler F. A., ed. (1984) Human factors review: 1984 (Обзор по человеческим факторам: 1984). Santa Monica, CA: The Human Factors Society.

National Aeronautics and Space Administration (1978) Anthropometric Source Book (Книга антропометрических источников), Vols. 1—3 (NASA Reference Publication 1024). Washington, DC. National Aeronautics and Space Administration (1973). Bioastro-nautics Data Book (Книга данных по биоастронавтикё), (NASA SP 3006). Washington, DC: US Government Printing Office, 1973. Parsons H. M. (1972) Man-Machine system experiments (Опыты с системами человек — машина). Baltimore: The Johns Hopkins University Press.

Poulton E. C. (1972) Environment and human efficiency (Окружающая среда и эффективность человека). Springfield, IL: Charles С. Thomas.

Sanders M. S., McCormick E, J. (1976) Workbook for human factors in engineering and design (Конспект лекции по человеческим факторам в конструировании и проектировании). Dubuque, IA: Kendall/Hunt.

Sheridan Т. В., Ferrell W. R. (1974) Man-machine systems (Системы человек — машина). Cambridge, MA: MIT Press. United States Air Force (1977) Human factors engineering (Ин-

Профессия инженера по человеческим факторам

женерия человеческих факторов). 3rd ed. (Design Handbook 1— 3). Wright-Patterson Air Force Base, Ohio.

United States Department of Defense (1981). Military Standard MIL-STD 1472C, Human Factors Design Criteria for Military Systems Equipment and Facilities (Человеческие факторы. Критерии для проектирования оборудования военных систем), May 1981. United States Department of Defense (1981). Military Handbook MIL-HDBK 759A, Human Factors Engineering Design for Army Material (Человеческие факторы. Инженерное проектирование для армейских материалов), June 1981.

Van Cott H. P., Kinkade R. G., eds. (1972) Human engineering guide to equipment design (Руководство по человеческой инженерии для проектирования оборудования). Washington, DC: U.S. Government Printing Office.

Wickens C. D. (1984) Engineering psychology and human performance (Инженерная психология и деятельность человека). Columbus, ОН: Charles E. Murrell.

Woodson W. E. (1981) Human factors design handbook (Руководство по проектированию человеческих факторов). New' York: McGraw-Hill.

1.3. Системные модели — ценное и необходимое обобщение

Культурные системы имеют несколько общих свойств: 1) общая цель у их компонентов; 2) общая информационная сеть; 3) взаимодействие между компонентами; 4) ограничения, накладываемые на компоненты. Ввиду сложности современных систем для их эффективного проектирования требуется, чтобы соблюдался точно определенный план, который обеспечивает систематический учет данных, принципов и опыта из всех используемых в разработке дисциплин. Создаваемый проект будет результатом многочисленных компромиссов («уступок»), сделанных в соответствии с критериями, которые установлены для системы (стоимость, рабочие характеристики, эксплуатационная надежность и т.д.).

1.3.1. Пример системной модели

На всех этапах разработки сложных систем должен проводиться систематический, хорошо определенный комплекс процедур. Мы думаем, что разработке даже самых простых изделий может помочь «системный подход», и сомневаемся, что без такого подхода можно успешно разработать сложные системы.

Возможная системная модель показана на рис. 1.1 [18]. Важно помнить, что это непрерывный во времени процесс, а не последовательность дискретных этапов. Все предприятие обыч-

Глава 1

Рис. 1.1. Процесс разработки системы [18].

но находится под руководством инженера-системотехника, который благодаря полученной подготовке и/или опыту понимает важность разработки, инте! рации, оценивания и своевременного и координированного использования относящихся к проблеме данных и принципов из всех участвующих в разработке системы дисциплин. Очень крупные системы могут потребовать участия как инженера-системотехника, так и управляющего, который обычно занимается финансовыми вопросами, персоналом, администрацией, отношениями с общественностью и т. д.

_.________ Профессия инженера по человеческим факторам __________________5Й

Обратите внимание на последнюю клетку в диаграмме «Уничтожение системы». Нехватка различных материалов, требования защиты окружающей среды, недостаточно надежная техника безопасности и неблагоприятные с точки зрения общественности свойства указывают на то, что необходимо уделять внимание окончательной компоновке системы еще до того, как она станет доступна общественности.

Системная модель — это по существу традиционная модель решения проблемы, с которой практически каждый сталкивался при подготовке к профессиональной деятельности. В общем модель состоит из четырех этапов: 1) формулирование проблемы; 2) разработка возможных альтернативных решений; 3) испытание и отбор одной (или нескольких) альтернатив; 4) внедрение. Этап «формулирование» включает определение требований к системе н всех элементов модели (рис 1.1). Этап «разработка возможных альтернативных решений» включает определение системы в целом и инженерное проектирование. Этап «испытание и отбор альтернатив» соответствует проверке проекта, а этап «внедрение» — изготовлению, монтажу, эксплуатации и уничтожению системы.

1.3.2. Оценка системного подхода

Системная модель, по крайней мере в том виде, в каком она применяется на практике, как получила положительные отзывы, так и подверглась критике. Защитники модели полагают, что одно из ее преимуществ — целостный подход к разработке и использованию системы. Необходимо определять критерии, по которым следует судить об эффективности разработки. Выявляются ограничения. (Интересное и довольно полное описание системы можно получить с помощью спецификации ограничений, которые налагаются на компоненты системы, включая людей, поскольку они становятся элементами или подсистемами более крупной системы.) Необходимость изучения возможностей сбыта становится очевидной обычно уже на первой встрече группы разработчиков системы. Устройства управления и отображения информации рассматриваются раньше и, можно надеяться, более основательно. Очень рано в ходе процесса становится очевидным характер вкладов так называемых «младших» дисциплин. На раннем этапе разработки рассматриваются Прогнозы, касающиеся рабочей силы, обучения и требований к программе обучения (включая требования к имитирующему устройству). Своевременное получение исходных данных о работе всех компонентов системы позволяет на ранней стадии определить все ее особенности (и возникающие критические ситуации). Наконец, соблюдение требований модели позволило бы

54__Глава 1 ___________________________________

объединить не только разработчиков между собой, но и разработчике с администрацией. Оно бы еодействовало раннему н непрерывному взаимодействию с заказчиком.

Системный подход критиковался За то, что Он приводит к слишком многочисленным управленческим посредникам, производству ненужных бумаг и увлечению процедурами. Бывали Случай чрезмерно затянутого изучения проблемы вместо соот-ветствующих своевременных действий. Если инженер-системотехник не Является мудрым руководителем, некоторые из разработчиков могут почувствовать невнимание к себе и считать, что их участие считается маловажным. Есть мнение, что процедуры системного подхода настолько стереотипны, что фактически невозможно проявление инициативы и творческих возможностей отдельных участников. Как правило, стоимость работ оказывается завышенной, а намеченные графики поставки *— слишком оптимистичными. Инженер-системотехник должен постоянно следить за взаимодействием компонентов системы. Опасно предполагать, что компоненты системы можно извлекать, изучать Изолированно и даже перепроектировать, а затем вновь включать в систему, не сообразуясь с возможными эффектами взаимодействия (Принцип дополнительности). Следует считать, Что взаимодействия всегда существуют, даже если они не установлены.

Обучение методам разработки систем, хорошие связи между разработчиками и нужными людьми вне группы разработчиков (например, заказчиком), чувство локтя и доброжелательность при выслушивании мнения оппонента обычно обеспечивают то, Что система будет Создана вовремя и удовлетворит предъявляемым к ней требованиям, ее стоимость не превысит запланированной и ее использование будет длительным источником гордости и удовлетворения для всех разработчиков-системотехников.

В этом руководстве дается информация о методах, данных и принципах, которые необходимы специалистам по человеческим факторам при достижении их высоких целей: безопасности, эффективности, удовлетворения требований к системам.

Литература

i. Baft R. A. (1959) Adventures with the missing link. Mew York: Viking.

2. Glafk <J. D. (i960) Human ecology during pleistocene and later times in Africa South of the Sahara. Current Anthropology.

3. Oakley k. P. (1952) Man. the tooltnaker. London: British Museum of Natural History.

4. Chr'istetisen J. M. (1962) The evaluation of the fcyslems approach in human factors engineering. Human Factors, 4(1).

5. Anon, (i960) Colliers' Encyclopedia, Vol. 10.

6. FittS P. M. П963) Human factors engineering — concepts and theory. Ann Arbor,.Ml: The University of Michigan Engineering Summer Conferences

________ Профессия инженера по человеческим факторам

7. McMillan В. (1962) Opening Address, First Congress on the Information Sciences, Hot Springs, VA.

8. Wiener N. (1950) The Human use of human beings: Cybernetics and society. Boston: Houghton Mifflin Company.

9. Weston A., ed. (1961) The emerging role of industrial engineering. 7. IndusU rial Engineering, 12(2).

10. Christensen J. M. (1977) Implications of product liability for engineering design and education. Engineering Education, 68(3).

11. Hammer W. (1976) Occupational safety management and engineering. Englewood Cliffs, NJ: Prentice-Hall.

12. Christensen J. M. (1983) Human factors in hazard/risk evaluation. In Fors-berg H. G., Belfrage В., eds, Human reliability in complex technical systems. Stockholm: INGENJORSVETENSKAPSAKADEMIEN.

13. Pletta D. E. (1984) Engineering's emerging public purpose. The Best of Таи Beta Pi, 75(4).

14. Miller R. B. (1963) Task description and analysis. In: R. M. Qagne, ed., Psychological principles In system development. New York: Holt, Rlnehart & Winston.

15. Knowles M. G., ed. (1980, 1984) Human Factors Society Directory and Yearbook, Santa Monica, CA: The Human Factors Society.

16. Sanders M. S., Strother L. (1982) Directory of graduate human factors programs in the U.S.A., Santa Monica, CA: The Human Factors Society.

17. Pew R. W. (1984) Introduction to Human factors engineering. In R. W. Pew, P. Green, eds, Human factors engineering. Ann Arbor, MI: The University of Michigan College of Engineering.

18. Christensen J. M. (1984) The nature of systems development. In R. W. Pew, P. Green, eds, Human factors engineering. Ann Arbor, MI: The University of Michigan College of Engineering.

Глава 2

ПРОЕКТИРОВАНИЕ,

РАЗРАБОТКА И ИСПЫТАНИЕ СИСТЕМ

Д. Мейстер^п

2.1. Введение и обзор

Любое описание человеческих факторов (дисциплины, далее обозначаемой аббревиатурой ЧФ) не будет полным и правдоподобным без анализа применения принципов и данных ЧФ к проектированию, разработке и испытанию систем. Фактически эта дисциплина возникла в ходе второй мировой войны как попытка применить принципы прикладной экспериментальное психологии к решению проблем военного времени.

Начнем с определения основных терминов. Система человек — машина — это организация, состоящая из операторов мужского или женского пола и машин, на которых они выполняют определенные действия, обеспечивающие реализацию тех целей, ради которых и была разработана система. Это основа, скелет определения; в работе [23] содержится более подробное определение. Самолеты, корабли, поезда, фондовые биржи больницы, школы, пожарные команды, органы городского управления— это системы, в которых используются сложные машины, причем в одних много, а в других мало. Все они, однако, удовлетворяют существенным признакам системы: люди организованы посредством процедур и процессов так, чтобы выполнить общую цель, а именно получить некоторый конечный результат своей деятельности, отличающийся от начальных входных данных, которые эти люди отправляют в работающую систему. Главные элементы системы, подлежащие учету в ходе ее разработки, — технические и программные средства, операторы рабочие процедуры и техническая информация.

Разработка — это процесс преобразования требований к системе в реальную функционирующую систему. Разработка состоит из 1) проектирования, т. е. всего того, что необходимо для создания функционирующей системы, кроме самого изготовления системы, и 2) испытания, в результате которого проверяет-

ч D. Meister, U. S. Navy Personnel Research and Development Center San Diego, California.

________ Проектирование, разработка в испытание систем ________________57

ся, удовлетворяют ли проект и система спецификациям, стандартам и предъявляемым требованиям.

Принципы и данные, касающиеся ЧФ (выходные даниые исследований), применяются при проектировании, разработке и испытаниях систем. Инженер, применяющий ЧФ в процессе разработки системы, — это инженер по ЧФ (в дальнейшем обозначается ИЧФ).

В этой главе рассматривается, какова роль ИЧФ при разработке системы. В процессе разработки ИЧФ — один из инженеров различных специальностей, взаимодействующих в группе проектирования. В этой роли ИЧФ действует больше как инженер, чем как исследователь; в основном ИЧФ является скорее практиком, чем исследователем (в том же смысле, в каком является практиком лечащий врач).

Следующие главы касаются специальных тем, таких, как методология, робототехника н программные средства ЭВМ. Те исследования в области ЧФ, которые рассмотрены в этих главах и отвечают назначению системы, могут быть применены в ее проектировании. Невозможно осознать значение и актуальность этих исследований, если не понять, что такое системное проектирование и как ИЧФ участвует в нем.

Поскольку содержание предмета «разработка системы» включает в себя много частных тем, невозможно дать их полное описание в одной главе. Читателю рекомендуется дополнительно прочитать книги и статьи, указанные в списке литературы. В данной главе рассматриваются следующие темы, обеспечивающие успешное применение ЧФ. при системном проектировании: 1) общие характеристики системного проектирования; 2) помощь проекту со стороны правительства; 3) различные этапы проектирования и их функции; 4) вопросы, возникающие на каждом этапе проектирования; 5) задачи ИЧФ на каждом этапе; 6) существующие методы и данные; 7) препятствия в деятельности ИЧФ; 8) взаимоотношения ИЧФ и инженера-проектировщика и отношение последнего к ЧФ; 9) достаточность для системного проектирования исследовательской базы ЧФ.

Поскольку разработка системы — это весьма прагматичный процесс, наше описание этого процесса должно быть очень реалистичным, отражающим все проблемы и трудности.

Отметим также, что эта глава в большой степени представляет собой описание разработок военных систем, потому что проектирование гражданских систем (таких, например, как автомобили) должным образом в литературе не описано. Однако в связи с тем, что процессы проектирования являются логическими, описанные здесь требования к проекту могут быть применены и к гражданским разработкам, хотя их круг не столь обширен, как в первых двух случаях.

58 Глава 2

2,2, Общая характеристика системного проектирования

Прежде чем приступить к подробному анализу отдельных этапов проектирования, полезно проанализировать важные общие характеристики.

2.2.1. Дробление задач

Процесс проектирования в целом — это процесс, идущий от постановки общих ладан к решению все более мелких задач. Когда ИЧФ впервые сталкивается с требованиями к системе, он имеет дело с системой в целом н ее главными подсистемами; по мере разработки он переходит к подзадачам на уровне переключений тумблеров и размещения органов управления и дис-. плеев. Действия, предпринятые на более высоком (система, подсистема) уровне, имеют глубокие последствия для низких (задача, подзадача, элемент) уровней. Например, если разработчик на предварительном этапе решает, что информация будет подаваться с электронно-лучевой трубки (ЭЛТ), то в детальном проекте нужно увязывать все проблемы, связанные с использованием ЭЛТ, включая ее яркость и разрешающую способность, а также освещение помещений. Вот почему ИЧФ с самого начала должен участвовать в проектировании.

2.2.2. Принудительная функция требований

Требования к системе определяют ход решения задач, возникающих во время проектирования. Критерий соответствия проекта своему назначению складывается из требований к системе, и процесс проектирования всегда направлен на удовлетворение этих требований. Вот почему отсутствие в спецификациях проекта или в контракте на разработку требований к поведенческим характеристикам создает препятствия для ИЧФ при внесении их в проект в виде исходных данных.

2.2.3. Системное проектирование как открытие

Вначале в системе существует много неизвестных. Разработка некоторых систем может быть начата еще до того, как в общих чертах определены требования к системе. Часто во время разработки требования к системе изменяются; например, военные имеют привычку усложнять начальный проект добавлением новых требований. Кроме того, требования к системе могут быть реализованы несколькими путями. На раннем этапе разработки проектировщик может не только не знать, какой путь-лучший, но даже может не представлять себе всю сферу поис-

Проектирование, разработка и испытание систем

ка. Точно так же ИЧФ не знает, какие поведенческие требования вытекают из требований к системе. Например, какого рода нагрузке будет подвергаться персонал? По мере отработки проекта поиск неизвестных особенностей ведется постоянно, даже когда система уже изготовлена, установлена и испытана. Но и тогда еще имеются неизвестные особенности, потому что между первым прототипом и серийной моделью система подвергается изменениям, которые требуют исследования и разрешения возникающих проблем.

2.2.4. Системное проектирование как преобразование

Разработка системы для проектировщика — это преобразование требований к системе в физические механизмы в виде технических средств, программного обеспечения и методик, позволяющих выполнить поставленные задачи. Для ИЧФ, разрабатывающего системный проект, это тоже преобразование, но несколько более сложное: от физического требования к его поведенческим значениям и от них к реальным физическим механизмам, обеспечивающим их выполнение. Почти все без исключения крупные требования к системе имеют физический характер, например скорость, амплитуда, сопротивляемость изнашиванию, потребление энергии и прочность. И почти никогда не ставится четко выраженного поведенческого требования. Требования к поведению выводятся из условия идеального функционирования системы. Например, система не должна слишком обременять обслуживающий ее персонал или пилот самолета должен иметь хороший обзор из кабины. ИЧФ изучает физическое требование, определяет условия, которые оно предъявляет к поведению, и предлагает реальный механизм, обеспечивающий выполнение этих условий. В упрощенном до абсурда, а поэтому и более ясном примере ИЧФ спрашивает себя: «Что может означать, что заданная система будет функционировать вне помещения в условиях Арктики? Тогда, по-видимому, операторы должны будут работать в рукацицах; следовательно, ручки управления придется делать достаточно большими, чтобы облегчить такую работу. Операторы будут замедленно реагировать на изменение ситуации; значит, те события, которые требуют быстрой реакции, должны быть как можно больше разделены во времени». Этот пример предельно ясен, но могут быть очень не простые. Например, от оператора может потребоваться отслеживать несколько информационных каналов, которые перекрывают друг друга. Что это значит для оператора? Какие физические исполнительные механизмы могут быть рекомендованы, чтобы сократить количество ошибок? ИЧФ должен быть занят в этом процессе преобразования в течение всего проектирования, но важ-