Эргономика: человекоориентированное проектирование техники, программных средств и среды 8 страница
Обработка данных о временных распределениях задач может осуществляться вручную и на компьютере. В том и другом случае, систематически двигаясь слева направо, составляется "профиль рабочей нагрузки". Этот профиль должен быть проанализирован и уточнен опытными операторами. Пики рабочей нагрузки указывают, на какие фрагменты выполнения задачи следует обратить наибольшее внимание [14]. Данный метод не может быть распространен на весь спектр задач, связанных с процессами информационной подготовки и принятия решений [15]. В эргономических исследованиях находят применение методы биомеханики: ускоренная киносъемка, циклография, киноциклография, видеозапись, тензометрия, электрическая регистрация механических величин с помощью датчиков угловых перемещений, опорных динамографов и др. С их помощью характеризуется двигательная активность человека с точки зрения эффективности трудовых движений, работы различных звеньев опорно-мышечного аппарата (рис. 2-3). Широкое применение получила техника антропометрических исследований — измерение тела человека и его частей: головы, шеи, груди, живота, конечностей при помощи специальных инструментов. Измеряются длина и ширина, обхват (окружность) и другие параметры частей тела (рис. 2-4). В проектировании находит применение сомато-графия — технико-антропологический анализ положения тела и изменения рабочей позы человека, соотношения размеров человека и машины. Результаты этого анализа обычно представляются в графической форме. Соматогра-фия позволяет рассчитывать зоны легкой и оптимальной досягаемости, находить оптимальные способы организации рабочего места с учетом пропорциональных отношений между элементами оборудования и человеком. Для изучения условий деятельности и влияния их на здоровье человека используются физические, химические, физиологические, токсикологические и другие методы гигиены труда (рис. 2-5). Используемые в эргономике социометрические методы исследования межличностных отношений позволяют: выявить факт предпочтения или установки, выраженный индивидом в отношении других Членов группы в определенных ситуациях управления и технического обслуживания сложных систем; описать положение индивида в группе так, как оно представляется самому субъекту, и сопоставить это с реакциями других членов группы; выразить взаимоотношения внутри сравниваемых групп с помощью формальных методов. Одной из распространенных методик исследования совместимости членов малых групп является гомеоста— тическая методика, которая нашла применение в проектировании групповой деятельности операторов. Специально сконструированное для этих целей устройство, названное гомеостатом (Ф.Д.Горбов, М.А.Новиков, Е.С.Вентцель, И.Е.Цибулевский), состоит из трех и более пультов (по количеству участников эксперимента). В задачу каждого из членов группы входит установка стрелки индикатора на своем пульте на отметке "нуль". Каждый участник эксперимента, получая информацию от собственного индикатора и воздействуя на него, одновременно воздействует на индикаторы партнеров по группе. Экспериментатор со своего пульта управления может варьировать трудности решаемых задач, которые обусловливаются изменением коэффициента взаимосвязи. Задача считается выполненной только в том случае, когда все '."частники эксперимента устанавливают стрелки на отметку "нуль". Благодаря записи движения ручек и всех стрелок на специальном приборе можно проследить не только характер действия всей группы в целом, но и тактику каждого из ее членов. Регистрация изменений биопотенциалов головного мозга, частоты сердечных сокращений, дыхательных движений, кожно-гальванического рефлекса позволяет судить об эмоциональном состоянии участников эксперимента [16]. Методическая база, созданная в различных науках о труде, а также методическая база проектирования, понимаемого в самом широком смысле слова, включая инженерное, представля-:от собой обширное пространство методов. Естественно, что это пространство избыточно для решения любой научной проблемы, возникающей как в рамках каждой науки, так и в эргономике. В каждом отдельном случае речь должна идти об экономном подборе небольшого числа методов, адекватных стоящей перед исследователем задачи. Именно задача определяет подбор, модификацию или создание новых методов исследования в эргономике. Технические средства, необходимые для эргономических исследований, часто представляют собой стандартные устройства и приборы, специально не ориентированные на применение в данной области. Поэтому нужна адаптация этих технических средств к условиям собственно эргономического эксперимента. Использование компьютера приводит к принципиальной перестройке всей структуры эксперимента. В то же время планирование эксперимента, степень перестройки его процедур и аппаратурного обеспечения зависят от способа применения ЭВМ. Для примера можно указать на некоторые проблемы, возникающие при включении машины в эксперимент: отчужденность экспериментатора от непосредственного участия в опыте требует введения сложных и разнообразных процедур регулярной тестовой проверки всех технических устройств; по той же причине должны быть изменены инструкции испытуемым. Следует, однако, иметь в виду, что ни самая тщательная формулировка задач, ни корректное применение математических методов не гарантируют немедленного успеха и не избавляют от разочарования тех, кто ждет от "машинизации" исследований слишком многого. И дело здесь не в каких-то возможных частных ошибках и недочетах исследователя или в несовершенстве применяемых методов, это может быть следствием выбора для анализа эргономических проблем таких подходов, которые используются при исследовании несравненно более простых физических систем. Кроме методов изучения человека и его деятельности по управлению (использованию) и техническому обслуживанию системы (изделия), имеются еще два блока эргономических методов. Первый блок — это применение данных при проектировании, т.е. синтез данных в эргономических концепциях, прототипах и конечных результатах проектирования. Эти методы служат для пере- вода данных о человеке и его деятельности в критерии и другую информацию, полезную для задачи проектирования, а также касаются самого процесса проектирования (рис. 8 цв. вкл.)- Второй блок методов — это последующая оценка процесса и результатов проектирования, т.е. проектируемой и спроектированной системы и того, насколько правильно и полно применена эргономика при проектировании [4] (рис. 9 на цв. вкл.). Ниже дается характеристика методов, которые используются при проектировании и оценке деятельности человека (группы людей) и систем "человек—машина". Разработка проектных методов, адекватных задачам эргономики,— дело новое и достаточно сложное. Поэтому они все еще менее освоены и развиты в эргономике, чем методы исследования.
2.3. Методы получения исходной информации для описания деятельности
Эргономическое проектирование техники и технически сложных потребительских изделий предполагает выявление условий, в которых протекает деятельность человека с ними, и аналитическое описание присущих ей психических и психофизиологических функций. В каждом отдельном случае состав этих функций и их взаимосвязь в общей структуре трудового процесса или деятельности с технически сложными потребительскими изделиями различны. В науках о труде сложились два метода получения исходной информации, необходимой для описания трудовой деятельности, или составления профессиограммы. Это методы описательного и инструментального профес-сиографирования [17], которые в определенной модификации используются и при изучении деятельности человека с технически сложными потребительскими изделиями. Описательное профессиографирование включает: ♦ анализ технической документации и инструкций по использованию техники или технически сложных потребительских изделий; ♦ эргономическое изучение техники (систем) или технически сложных потребительских изделий, сопоставление его результатов с нормативными документами по эргономике; I ♦ наблюдение за ходом рабочего процесса или деятельностью с потребительскими изделиями. С помощью этого метода, дополненного хронометражем — регистрацией изменения во времени характеристик деятельности, а также видеозаписью всех операций в порядке их следования, можно достаточно подробно описать деятельность человека; ♦ опрос — регламентированный, для которого характерны предварительная подготовка единообразных для всех опрашиваемых вопросов и строго заданная их последовательность, и нерегламентированный, предполагающий свободную беседу с опрашиваемым в соответствии лишь с ее общим планом, что требует определенных навыков и даже искусства; ♦ самоотчет человека в процессе деятельности; ♦ экспертную оценку; ♦ количественную оценку эффективности деятельности. Инструментальное профессиографирование включает: ♦ измерение и оценку показателей факторов среды; ♦ регистрацию и последующий анализ ошибок. Сбор и анализ данных об ошибочных действиях человека являются одним из важных путей анализа и оценки эргономических характеристик системы "человек-машина" или технически сложных потребительских изделий; ♦ объективную регистрацию энергетических затрат и функционального состояния организма человека; ♦ объективную регистрацию и измерение трудно различимых (в обычных условиях) составляющих деятельности человека, таких как направление и переключение внимания, оперирование органами управления и др.Для этого используются различные методы: регистрация направления взгляда человека и показаний приборов с последующим наложением траектории взгляда на приборную панель; циклография, или кинорегистрация движений рук; измерение силы сопротивления органов управления; магнитофонная регистрация речевых сообщений. Подобные методы и средства используются непосредственно в процессе деятельности, а регистрируемые параметры соотносятся с хронограммой трудового процесса; ♦ объективную регистрацию и измерение показателей физиологических функциональных систем, обеспечивающих процессы обнаружения сигналов, выделения информативных признаков, информационного поиска, оперирования исходными данными для принятия решений, а также исполнительные (двигательные или речевые) действия. К числу таких показателей относится, например, состояние зрительной системы, речевого и двигательного аппаратов. Регистрации подлежат движения глаз наблюдателя, громкая и внутренняя речь, движения и тремор рук, а также электрическая активность зрительной, речевой и двигательной областей коры головного мозга. Эти показатели регистрируются с помощью довольно сложного электрофизиологического оборудования, результаты требуют трудоемкой математической обработки. Перечисленные методы профессиографического исследования используются в зависимости от степени сложности изучаемой деятельности и требуемой полноты ее описания. Во многих случаях достаточно метода описательного профессиографирования (рис. 2-6). Общую схему для разработки профессиограмм составил из 16 вопросов Ян Райскуп [18, с.50 —51]. В ответах на них содержатся важнейшие данные для профессио-граммы: 1. Как называется работа и в чем она состоит (иными словами, что делается: название работы, специальности, профессии, должности, описание существенных характеристик и видовых особенностей труда)? 2. Каковы цель и значение работы (что производится и для какой цели: продукция, услуги; значение работы: ценность и важность продукции или оказываемых услуг для потребителей и предприятия)? 3. Что является предметом труда (из чего производят, над чем, с чем работают: материал, сырье, полуфабрикаты; нематериальные источники — информация, письменные данные и документы; обслуживание и оказание услуг)? 4. Каким способом выполняется работа (как это делается: технологический процесс, трудовой процесс, операция, рабочая задача)? 5. На основании чего производится работа (на каком основании это делается: производственная документация, чертежи, указания, подробные технологические инструкции, планы, расчеты; опосредованная информация, инструкции, описания, приказы)? 6. Каковы критерии оценки результатов труда (на основании чего оцениваются качество и эффективность труда: критерии оценки, нормы, лимит затрат времени, квалификационные разряды)? 7. Какая квалификация требуется для работы (что нужно уметь, знать: необходимое образование, требуемый практический опыт, мастерство, специализация)? 8. При помощи каких средств выполняется работа (чем работают: инструмент, машины, вспомогательные средства, аппаратура, средства управления)? 9. В каких условиях выполняется работа (рабочая среда, ее факторы и параметры рабочего места — пространственные, гигиенические, эстетические и т.д.)? 10. Какова организация труда (когда и какими способами выполняется работа: организация производственного процесса, график работы и расписание смен, режим труда и отдыха, баланс рабочего времени)? 1 1. Какова кооперация труда (кто, что и с кем делает: распределение рабочих задач, правомочий и ответственности, установленная субординация — начальник, подчиненные; система руководства и управления первичными производственными коллективами; характеристика социальной среды и микроклимата на производстве)? 12. Какова интенсивность труда (каков объем, насколько быстро или медленно, как часто выполняется работа: количество работы, ее трудность, скорость, темп, нормы времени, продолжительность нагрузки, вариабельность труда — монотонность, систематичность, равномерность, цикличность, ритмичность)? 13. С какими видами опасности и ответственности сопряжен производственный процесс (что может случиться на работе: неполадки, материальные потери, финансовые потери, штрафы за низкое качество или срыв сроков поставки продукции; неисправности, аварии, травмы, профессиональные заболевания, вред окружающей среде)? 14. Какое воздействие оказывает труд на работающих? (чем полезен и чем вреден человеку: положительное и отрицательное влияние материальных, организационных и социальных факторов на личность, в том числе и комплексное их воздействие)? 15. Какую пользу приносит труд работнику (сколько он зарабатывает: заработок, зарплата, премия, натуральные выдачи, различные льготы, моральное удовлетворение от труда, общественное признание)? 16. Какие условия, требования и ограничения характерны для работы (кто может и кто не должен выполнять ее: административно-правовые, политические, медицинские, общественные и другие детерминанты)?
2.4. Методы распределения функций между человеком и машиной Для распределения функций по-прежнему используют перечни сравнительных преимуществ человека и машины при выполнении функций. Идея состоит в том, чтобы передать человеку то, в чем он превосходит машину, а машине — то, в чем она превосходит человека. Задача распределения функций внутренне противоречива, так как люди и машины не сравнимы. Если же они сравнимы, то незачем распределять функции между ними, поскольку одну можно заменить другой. Кроме того, любые перечни ограничений, касающихся машин, рискуют устареть еще до того, как они будут опубликованы. Тем не менее специалисты считают, что несовершенный способ распределения функций все же лучше, чем полное отсутствие такового. Для распределения функций могут использоваться качественные и количественные методы. Для оценки выбранного распределения функций чаще всего используется моделирование, а также методы макетирования и эксперимента. Американскими учеными предложен подход, названный динамическим распределением функций. Поскольку первая заповедь эргономики — "чти своего потребителя", то весьма желательно предоставление ему возможности самостоятельно распределять функции. Заданное же разработчиком системы распределение функций не может быть изменено без преобразования всей системы. С развитием техники системы приобрели программное обеспечение, позволяющее легко вводить изменения. Это означает, что распределение функций больше не является, образно говоря, "высеченным в камне". Акцент в проектировании переносится с предвосхищения требований человека в распределении функций на процесс оценки деятельности и удовлетворенности человека работой, а также функционирования системы. Когда слишком возрастает рабочая нагрузка, система автоматически принимает на себя большую ее часть, чтобы высвободить пользователя [19]. Рассматривая вопрос о том, какие методы распределения функций полезны и соответствуют системе "человек—ЭВМ", П.Т.Кидд [20] обращается к первым работам в этой области и, в частности, к статье А.Чапаниса [21]. АЧапанис указывает на ряд вопросов, которые часто игнорируются при распределении функций: 1) общие сравнения человека и машины зачастую неверны; например, хотя компьютер лучше выполняет вычисления, это не причина всегда использовать его в этих целях; 2) не всегда важно решать, какой компонент сделает конкретную работу лучше; вполне достаточным может быть использование адекватного компонента; 3) общие сравнения людей и машин не указывают путей поиска компромисса. А.Чапанис указывает также на ряд других важных моментов. Во-первых, распределение функций в человеко-машинных системах частично определяется социальными и экономическими ценностями, которые в разных странах могут различаться. Поэтому проектирование, эффективное в одной стране, может не срабатывать в другой. Во-вторых, распределение функций должно постоянно переоцениваться, поскольку технология непрерывно меняется и то, что невозможно сегодня, вполне может быть приемлемым в ближайшем будущем. В-третьих, многие затруднения при распределении функций обусловлены инженерной неопределенностью. Инженеры часто изменяют проект и иногда действуют при этом методом проб и ошибок. А.Чапанис рекомендует, чтобы при распределении функций сначала готовились полные и детальные спецификации. За этим должен следовать анализ всех функций системы. Затем можно провести пробное распределение функций. После этого должна последовать оценка всего набора функций, распределенных людям, чтобы убедиться, что нет их перегрузки или недогрузки. Анализируя эти рекомендации, П.Т.Кидд высказывает предположение, что, видимо, есть ряд моментов, делающих саму идею формального распределения функций нереалистичной в ситуации проектирования. Во-первых,как видно из опыта проектирования, написать полную и детальную спецификацию почти невозможно. Некоторые ограничения и цели трудно сформулировать и зачастую нельзя ясно выразить, пока не построена модель или макет системы. Когда спецификация написана и представлена клиенту, он, вероятно, ее примет. А когда система будет построена, он, вероятно, скажет, что это не то, чего он хотел или ожидал. Причина чаключается в том, что некоторые цели и ограничения существуют в неявном виде и становятся явными только тогда, когда цель не достигнута или нарушены ограничения. Это одна из причин, почему программное обеспечение (ПО) часто оказывается неадекватным или неподходящим. Во-вторых,проектирование не является упорядоченным процессом, равномерно идущим от спецификаций к воплощению. В нем очень много итераций, и он гораздо сложнее, чем его часто изображают в простых линейных моделях. По ходу проектирования спецификации также часто меняются, когда выясняется, что что-то не подходит или кто-то предлагает лучшую идею. Конечно, эти изменения подлежат формальному контролю, но все равно проектная спецификация не будет статичным документом. В-третьих,проектирование — процесс во многом подсознательный и творческий. Идеи приходят людям неожиданно, вдруг. Тогда они изучаются и обсуждаются. Предпринимаются некие эксперименты. Идея модифицируется и т.д. Во время этого творческого процесса решения по распределению функций принимаются скорее неявно, чем явно. В-четвертых,инновации в технологии чаще начинаются в исследовательской лаборатории. Этот процесс может направляться любопытством (например, что бы можно сделать с технологией экспертных систем?). Некоторые научные идеи могут воплотиться в продукте, который затем купят клиенты и добавят их к существующим системам. В-пятых,даже когда в начале имеется зеленая улица, аппаратные и программные средства часто покупаются "с полки", в неприспособленном виде. Следовательно, контроль за распределением функций ограничен, поскольку детальное проектирование ведется на самом деле третьей стороной. В-шестых,при распределении функций определяется только, что будут делать человек и машина. При этом ничего не говорится о том, как машина работает. На современном языке это значит, что распределение функций почти не влияет ни на архитектуру компьютеров, ни на особенности программного обеспечения. В-седьмых,при распределении функций ничего не говорится о целях системы, а от них часто в первую очередь зависит, что будет требоваться от человека. Так, например, чтобы автоматизировать планирование работы цеха, можно использовать информационную систему в режиме генерации и, возможно, в реальном масштабе времени. Или можно использовать такую систему пассивно, чтобы помочь пользователю понять особенности планировочных алгоритмов и правил. Если в качестве цели проектировщик выбирает информационную систему для автоматической планировки, он тем самым налагает ограничения на действия, ожидаемые от людей. В методах распределения функций этот факт никак не отражен, и можно сказать, что они предусматривают вторичные, более детальные решения о распределении и опираются на основные проектировочные решения, уже принятые проектировщиком системы задолго до того, как,в процессе проектирования встает вопрос о распределении функций. Наконец, проектирование — скорее искусство, чем наука. В нем смешались формальные и неформальные методы, анализы, математика, а также элементы суждений и опыта. Чаще проектировщик знает, что для достижения заданного результата ему надо сделать то-то и то-то. Его опыт не побуждает проводить детальный анализ задач, чтобы создать удовлетворительную работу для людей, которые будут использовать данную систему [20, с.218].
2.5. Моделирование в эргономике 2.5.1. Моделирование как средство выдвижения и проверки гипотез в эргономических исследованиях
Использование метода моделирования получило достаточно широкое распространение в эргономических исследованиях и проектировании. Моделирование таких в высшей степени сложных явлений, как деятельность человека, с достижением такого приближения и упрощения, которые позволяют сохранить, удержать в модели характеристики сложного оригинала и тем самым не исказить его природу или же сделать это в возможно минимальной степени, осуществимо на достаточно высоком уровне развития теории и экспериментальных исследований. К последним относится построение модели предметного действия [22], которое было выполнено с помощью функционально-структурного анализа и явилось результатом глубокого и неординарного теоретического осмысления добротных результатов эксперимен- тальных исследований (рис. 2-7). Модель выступает, с одной стороны, как средство, а с другой стороны — как предмет экспериментального исследования, заменяющий "подлинный" объект изучения. В современном производстве стереотипность трудовых движений постепенно уступает место целесообразным исполнительным действиям. Более того, во многих видах деятельности все чаще необходима защита от автоматизма, от импульсивных, рефлекторных реакций. Ошибочные действия, иногда приводящие к аварийным ситуациям, нередко происходят не потому, что человек не успел, а потому, что поторопился. Целесообразные исполнительные действия понимаются как своего рода морфологические объекты, функциональные органы. Известно, что по мере овладения человеком определенной системой действий, последняя стереотипизиру-ется. Но далее эта система постепенно превращается в своеобразный "орган индивидуальности", в средство выражения и реализации отношения человека к действительности. Строение этого "органа", понимание и предвидение того, что может быть реализовано с его помощью, представляет научный и практический интерес для эргономики. Функционально-структурный анализ предполагает не только выделение компонентов, входящих в структуру, но и установление закона связи между ними. Принцип функционирования модели легче описать, идя от простого к сложному. Примем, что наиболее элементарным и простым действием является ответ на экстренно возникший сигнал (мигание в ответ на громкий щелчок или яркий пучок света, отдергивание руки от раскаленной печи и т.д.). В таких случаях организация ответного действия совершается за очень короткие отрезки времени. Способ организации такого действия может быть представлен следующим образом. Установочный сигнал, идущий от предметной ситуации и приобретающий в этом случае характер пускового сигнала, попадает в полимодальный афферентатор, а затем в блок дифференциальных программ. Пусковой сигнал актуализирует элементарные или хорошо заученные дифференциальные программы, которые трансформируются в моторные команды, и ответная реакция осуществляется. Оценка степени целесообразности и результативности происходит постфактум. Такая схема аналогична стимульно-реактивной схеме или схеме рефлекторной дуги. При формировании нового сложного предметного действия, несмотря на наличие у субъекта цели, двигательной задачи и общего представления о результате, появление установочного сигнала не может вызвать адекватного действия. Последнее должно быть построено, и его освоение происходит следующим образом. Установочный сигнал поступает в интегральную программу, а из нее — в схемы памяти, где начинается поиск близких или аналогичных поставленной цели схем (способов) действия. Если такие схемы не находятся, субъект начинает использовать имеющиеся в его распоряжении схемы поисковых, в том числе перцептивных и опробующих действий. Осуществление последних ведет к изменению предметной ситуации. Многократные, циклически повторяющиеся пробы оказываются все более эффективными в достижении промежуточных результатов. В ходе действий начинают заполняться предметным содержанием блоки, ответственные за образ ситуации, образ действия и интегральную программу. Это происходит благодаря встрече информации (о совершенных в предметной ситуации изменениях), идущей через полимодальный афферентатор по внешнему контуру, и информации о совершенном движении, идущей по внутреннему контуру, которая транзитом (на этом этапе овладения действием) проходит через пока еще перцептивно и процессуально пустой блок контроля и коррекций. В этом блоке еще нет представления о результатах действия, поскольку последние могут поступить в него лишь после того, как образ и интегральная программа будут сформированы. Информация о движении, поступая в интегральную программу, выполняет двоякую функцию. Во-первых, она вместе с информацией, проходящей по внешнему контуру, служит источником формирования образа, а во-вторых, модифицирует программу следующего пробующего движения. В результате большого числа движений, идущих по описанной схеме, складываются образ ситуации, образ действия и интегральная программа нового действия. Интегральная программа, являясь производной от образа, содержит общую схему требуемого действия, обобщенную информацию о том, что и в какой последовательности необходимо сделать. Информация, поступающая в интегральную программу из образных компонентов, обогащается за счет схем и способов действия, хранящихся в блоке памяти. Результатом формирования образа и интегральной программы является не только сложившаяся схема действия, но и реальный план, программа требуемых действий. После того, как сформированы образ и интегральная программа, реализация действия идет по следующей схеме. Установочный сигнал через полимодальный афферентатор актуализирует интегральную программу и образ действия, на основе чего возможно принятие решения о целесообразности выполнения действия. На этой стадии интегральная программа становится производной от образа и представляет собой план действия. Информация от интегральной программы идет по двум каналам: в блок контроля и коррекций и в блок дифференциальных программ. Информация, идущая по первому каналу, представлена в обобщенном виде как результат действия (схема действия). Информация, идущая по второму каналу, наоборот, достаточно конкретна: в ней отражены такие параметры требуемого действия, как время его выполнения, направление, степень пространственности, амплитуда перемещения, требуемые усилия и т.д. Информация о параметрах действия подвергается дальнейшей детализации в блоке дифференциальных программ. Например, информация о направлении действия и степени его пространственности трансформируется здесь в отдельные моторные команды, ответственные за пространственно-временные характеристики движения по каждой координате.
|