ПРЕДМЕТ И ЗАДАЧИ ИНЖЕНЕРНОЙ ПСИХОЛОГИИ
Предмет инженерной психологии
Известно, что главной производительной силой общества является человек. Используя средства труда, он преобразует природу соответственно заранее поставленной цели.
С развитием средств труда меняется и трудовая деятельность человека.
С давних пор при создании орудий и средств труда учитывались те или иные свойства и возможности человека. В начале интуитивно, а позже с привлечением научных данных решалась задача приспособления техники к человеку.
Однако предметом анализа последовательно становились различные свойства человека.
На первых порах основное внимание уделялось вопросам строения человеческого тела и динамики рабочих движений. На основе данных биомеханики и антропометрии разрабатывались рекомендации, относящиеся лишь к форме и размерам рабочего места человека и используемого им инструмента. Затем объектом исследования становятся физиологические свойства работающего человека.
Рекомендации, вытекающие из данных физиологии труда, относятся уже не только к оформлению рабочего места, но и к режиму рабочего дня, организации рабочих движений, к борьбе с утомлением. Предпринимались попытки оценить различные виды труда с точки зрения тех требований,
которые они предъявляют человеческому организму.
Научно-техническая революция привела к существенному изменению условий, средств и характера трудовой деятельности. В современном производстве, на транспорте, в системах связи, в строительстве и сельском хозяйстве все шире применяются автоматы и вычислительная техника; происходит автоматизация многих производственных процессов.
Благодаря техническому перевооружению производства существенно изменяются функции и роль человека. Многие операции, которые раньше были его прерогативой, сейчас начинают выполнять машины.
Однако, каких бы успехов ни достигала техника, труд был и остается достоянием человека, а машины, как бы сложны они ни были, являются лишь орудиями его труда. В процессе труда человек, используя машины как орудия труда, осуществляет сознательно поставленные им цели.
Вместе с тем автоматизация производства ведет к перестройке трудовой деятельности человека. Освобождаясь от ряда функций, переданных машинам, человек получает новые возможности для реализации своих целей.
С развитием техники роль человека в процессе производства неуклонно возрастает. Освобождаясь от необходимости выполнять частные операции, он начинает регулировать и контролировать огромные потоки энергии и информации, сложные системы технологических процессов.
При этом возрастает уровень его ответственности и цена допускаемых ошибок. Например, если ошибается рабочий-станочник, то в результате - одна испорченная деталь; ошибка же оператора автоматической линии приводит к браку сотен и тысяч деталей.
Следовательно, с развитием и усложнением техники возрастает значение человеческого фактора на производстве. Необходимость изучения этого фактора и учета его при разработке новой техники и технологических процессов, при организации производства и эксплуатации оборудования становится все более очевидной.
От успешности решения этой задачи зависит эффективность и надежность эксплуатации создаваемой техники.
Функционирование технических устройств и деятельность человека, который пользуется этими устройствами в процессе труда, должны рассматриваться во взаимосвязи. Эта точка зрения привела к формированию понятия системы человек-машина (СЧМ). Под СЧМ понимается система, включающая человека-оператора (группу операторов) и машину, посредством которой осуществляется трудовая деятельность. Машиной в СЧМ называется совокупность технических средств, используемых человеком-оператором в процессе деятельности.
СЧМ и является объектом инженерной психологии.
Обобщенная структурная схема СЧМ показана на рис. 1.1.
Любые изменения в состоянии управляемого объекта (УО) поступают в технические устройства системы и после соответствующей обработки в них отображаются на средствах отображения информации (приборах и индикаторах). Следовательно, оператор воспринимает не непосредственно состояние УО, а некоторый имитирующий его образ, называемый информационной моделью и формируемый с помощью средств отображения информации.
Информационная модель должна, с одной стороны, с необходимой полнотой и точностью отображать
состояние УО, с другой - соответствовать возможностям оператора по приему и переработке информации. На основании воспринятого с помощью органов чувств состояния информационной модели в сознании оператора (его центральной нервной системы) формируется оперативный образ, или концептуальная модель УО.
В ее содержание входит полученное оператором представление о текущем состоянии УО. Оно сравнивается с некоторым эталоном, хранящимся в памяти оператора и отражающим требуемое состояние УО.
В результате такого сравнения оператор принимает решение по приведению текущего состояния УО в заданное (требуемое). Это решение передается эффекторам (органы движения), с помощью которых командная информация вводится в машину, в результате чего осуществляется перевод УО в нужное состояние.
На этом заканчивается цикл регулирования в системе человек-машина.
Вводя понятие системы человек - машина, следует отметить два важных обстоятельства. Во-первых, помимо этого термина употребляются и другие: антропотехническая система, эргатическая система, эрготехническая система, система человек - техника, система оператор - машина и др. Детальный анализ и особенности применения этих терминов рассмотрены Ю.Г. Фокиным [184].
Однако не вдаваясь в частные детали, следует отметить, что во многих случаях эти термины фактически означают одно и то же. Поэтому мы будем использовать термин СЧМ как наиболее употребительный.
Во-вторых, чтобы подчеркнуть роль внешней среды (а более широко - условий труда) вводят такое понятие, как система человек - машина - среда. Однако в этом нет особой необходимости, так как любая СЧМ всегда работает в условиях определенной среды. Об этом свидетельствуют и первые серьезные публикации по инженерной психологии, в которых деятельность оператора рассматривается с учетом тех внешних условий, в которых она протекает [59, 62, 76, 93].
Несмотря на это в этих публикациях речь идет только о системе человек-машина. Поэтому усложнять название термина введением
третьей составляющей среда представляется нецелесообразным.
Система человек - машина представляет собой частный случай управляющих систем, в которых функционирование машины и деятельность человека связаны единым контуром регулирования. При организации взаимосвязи человека и машины в СЧМ основная роль принадлежит уже не столько анатомическим и физиологическим, сколько психологическим свойствам человека: восприятию, памяти, мышлению, вниманию и т.п. От психологических свойств человека во многом зависит его информационное взаимодействие с машиной.
Необходимость изучения этих свойств человека в СЧМ привела к появлению инженерной психологии (рис. 1.2).
Инженерная психология есть научная дисциплина, изучающая объективные закономерности процессов информационного взаимодействия человека и техники с целью использования их в практике проектирования, создания и эксплуатации СЧМ. Процессы информационного взаимодействия человека и техники являются предметом инженерной психологии. Значение инженерной психологии при изучения деятельности
человека в СЧМ определяется тем, что она исследует процессы приема, хранения, переработки и реализации информации человеком. В системах управления циркуляция и переработка информации имеют фундаментальное значение.
С одной стороны, от точности и своевременности приема информации человеком, надежности ее хранения и воспроизведения, эффективности переработки в конечном итоге зависят надежность, точность и быстродействие всей СЧМ. С другой стороны, с теми или иными нарушениями информационного взаимодействия человека и машины связана основная масса ошибок, допускаемых человеком.
Чтобы система человек - машина функционировала надежно и эффективно, необходимо, чтобы информация, адресуемая человеку, передавалась ему в форме, наиболее удобной для ее восприятия, запоминания и осмысливания, а органы управления были бы удобными для организации соответствующих движений.
Часто человек допускает ошибки не потому, что он не овладел своей профессией, а потому, что его психофизиологические возможности ограничены: скорость передаваемой ему информации превышает возможности органов чувств, форма сигналов оказывается трудной для осмысливания их человеком и т.п. Если при создании новой техники не будут учтены закономерности восприятия, внимания, памяти и мышления, психические свойства человека и динамика его психических состояний, то это означает, что уже в самой создаваемой технике закладывается человеческая ошибка.
В настоящее время инженерная психология развивается интенсивно как в нашей стране, так и за рубежом. Ее развитие направлено на комплексное решение задачи повышения производительности труда, всестороннего и гармоничного развития личности, улучшения условий и гуманизации труда человека, управляющего современной сложной техникой.
Любая, даже самая совершенная техника создается для использования ее человеком. Создание наиболее благоприятных условий для трудовой деятельности человека является важнейшей задачей. Решить эту задачу помогает, наряду с другими науками, и инженерная психология, изучение которой необходимо современному
инженеру и организатору производства любого ранга.
История развития инженерной психологии
Как самостоятельная научная дисциплина инженерная психология начала формироваться в 40-х годах прошлого века. Однако идеи о необходимости комплексного изучения человека и технических устройств высказывались русскими учеными еще в девятнадцатом столетии. Так, великий русский ученый Д.И.
Менделеев уже в 1880 г. говорил о необходимости при конструировании воздухоплавательных аппаратов думать не только о двигателях, но и о человеке и пользоваться данными различных наук. Только тогда будет создан аппарат, доступный для всех и уютный, - подчеркивал ученый [цит. по 132].
В 1882 г. русским метеорологом М.А. Рыхачевым был поставлен вопрос о психологической пригодности к летному делу. Он разработал перечень качеств, необходимых воздухоплавателю для управления летательным аппаратом: быстрота соображения, распорядительность, осмотрительность, внимательность, ловкость, сохранение присутствия духа [132].
Эти положения впоследствии частично использовались при отборе пилотов русской авиации, причем гораздо раньше, чем в других странах. Особенно большое значение профотбор имел для пилотов тяжелых многомоторных самолетов, которые впервые в мире появились в России.
Русские авиаторы поставили вопрос о природе летных способностей и наметили возможные пути их определения и использования в летной практике.
Русские ученые еще в конце позапрошлого века предприняли попытки разработать научные и теоретические основы учения о труде. Пионером в этой области явился великий русский ученый И.М.
Сеченов, который первым поставил вопрос об использовании научных данных о человеке для рационализации трудовой деятельности. И.М. Сеченов занялся изучением роли психических процессов при выполнении трудовых актов, поставил вопрос о формировании трудовых навыков и впервые показал, что в процессе трудового
обучения изменяется характер регуляции: функции регулятора переходят от зрения к осязанию. Он ввел понятие активного отдыха как лучшего средства повышения и сохранения работоспособности.
Работы ученого Физиологические критерии для установки длины рабочего дня (1897), Участие нервной системы в рабочих движениях человека (1900), Очерк рабочих движений человека (1901) и другие не потеряли актуальности и в наше время [40].
Однако в силу целого ряда причин многим идеям прогрессивных русских ученых не суждено было сбыться. Применение их на практике было скорее исключением, чем правилом.
Примерно в то же самое время на Западе (и прежде всего в США) проявляется большой интерес к изучению трудовых актов. В связи с переходом капитализма в его высшую стадию резко усилилась конкурентная борьба, усилилась погоня предпринимателей за получением сверхприбылей.
Это заставило их обратить самое серьезное внимание на повышение производительности труда рабочих за счет его дальнейшей интенсификации.
Одна из наиболее крупных попыток решения этой проблемы связана с появлением системы Ф. Тейлора. Она была направлена прежде всего на рационализацию движений рабочего, изгнание из трудового процесса лишних и ненужных движений, осуществление такого темпа работы, при котором производительность труда рабочего достигала максимальных показателей, обеспечивая получение предпринимателем наибольших прибылей.
В работах Ф. Тейлора определенное внимание уделялось также психологическим вопросам - профотбору, нормированию труда, приспособлению инструмента к рабочему.
Эти работы являлись типичным примером капиталистической рационализации труда и полностью отвечали интересам предпринимателей. Поэтому в них совершенно не разрабатывались мероприятия по сохранению внутренних ресурсов человека.
Противоречивый характер системы Ф. Тейлора отметил В.И. Ленин [88, т. 36, с. 189-190]. Он писал, что, несмотря на ярко выраженный эксплуататорский подход к рабочему, она содержала ряд богатейших научных завоеваний
в деле анализа механических движений при труде и выработки правильных приемов работы. Поэтому он призывал советских специалистов использовать все то ценное, что имеется в системе Ф. Тейлора.
Его работы были плодотворно продолжены Ф. Гилбертом. Он выдвинул идею универсальных микродвижений (терблигов), из комбинации которых может быть представлена любая производственная операция. Кроме этого Ф. Гилберт обосновал необходимость изучения трудового процесса до его начала; т.е. его проектирования.
Эти идеи были внедрены на заводах Г. Форда, что позволило резко повысить производительность труда.
Изучение трудовых процессов проводилось в западных странах также в рамках психотехники, которая зародилась в начале века. Ее задача заключалась в осуществлении рационализации труда психологическими средствами, в использовании законов человеческого поведения для целесообразного воздействия на человека и регулирования его поведения. Предпосылкой развития психотехники явилось изучение индивидуальных различий людей в дифференциальной психологии. Изучение этих различий и использование их для профессионального отбора в промышленности и армии стало одной из важнейших задач психотехники.
Основным методом профотбора были тесты. Их применение было основано на идее врожденных способностей и на принципе однозначного, фатального предназначения человека для какой-либо одной профессии.
Главным недостатком психотехники было механистическое понимание способности к деятельности как набора свойств, не связанных между собой и неизменных.
На рубеже 20-х годов в нашей стране вопросам оптимизации производственных условий и конструкции средств труда стало уделяться большое внимание. В 1918 г. под руководством В.М.
Бехтерева в Петрограде организуется Институт по изучению мозга и психической деятельности, в программе которого одной из центральных становится проблема труда. Бехтерев организует в институте лабораторию труда, в которой сам ведет экспериментальное изучение влияния труда на личность, на ее нервно-психическое состояние. В своих работах он неоднократно выступал с идеей о
комплексном изучении трудовой деятельности человека.
В 1920 г. был организован Центральный институт труда (ЦИТ). Под руководством А.К. Гастева в институте был решен ряд вопросов по стандартизации рациональных приемов обучения и трудовой деятельности человека с учетом его биологических и психологических особенностей. Гастев выдвинул новаторскую концепцию трудовой установки.
Используя идеи И.М. Сеченова и И.П.
Павлова, он разработал систему представлений об организации двигательной активности человека в процессе труда, о построении его движений.
Большой интерес представляла идея Гастева о создании социально-инженерной машины, т.е. такой техники, которая в полной мере соответствует возможностям человека и в которой проблема повышения производительности труда решается одновременно с созданием гуманизированных условий на производстве и обеспечением нормального комфорта в окружающей человека среде. Эта идея Гастева реализуется в современной инженерной психологии при проведении инженерно-психологического проектирования.
В 20-х годах на многих крупных предприятиях промышленности и транспорта создаются лаборатории психотехники. Основное внимание в них уделялось работам по профессиональному отбору. Был проведен также ряд работ, явившихся прообразом современных инженерно-психологических разработок.
К их числу можно отнести работу по выбору наиболее рационального расположения букв на клавиатуре пишущей машинки с учетом времени двигательной реакции, работы по рационализации шкал авиационных приборов и кабины самолета, работы по организации рабочего места вагоновожатого и т.п. Эти работы проводились под руководством С.Г.
Геллерштейна, И.Н. Шпильрейна, Н.В.
Зимкина и многих других ученых.
Передовые советские ученые-психотехники стремились преодолеть основные недостатки западной психотехники. Ими высказывались идеи о комплексном подходе к изучению трудовой деятельности, об изменчивости способностей, о возможности компенсации одних психических свойств другими, о необходимости
учета этих явлений при применении тестов. Однако для многих работ характерным оставалось некритическое применение методов западной психотехники, увлечение тестированием, механическое применение тестов без раскрытия и анализа содержательной стороны вопроса, пренебрежение к теории и голый эмпиризм.
В силу этих причин психотехника ни у нас в стране, ни за рубежом не оформилась как самостоятельное научное направление. Несмотря на это, в работах психотехников содержалось много фактического материала, представляющего интерес и для современной инженерной психологии.
Реальные социально-экономические условия для развития инженерной психологии в нашей стране сложились только в конце 50-х годов. Ее интенсивное развитие началось с 1959 г., когда при Ленинградском государственном университете под руководством Б.Ф.
Ломова, а несколько позже и в Москве при НИИ автоматической аппаратуры под руководством В.П. Зинченко были созданы первые в стране научно-исследовательские лаборатории по инженерной психологии. Их создание дало большой толчок к интенсивному развитию отечественной инженерной психологии.
Затем лаборатории и группы инженерной психологии создаются и в других организациях.
В своем развитии инженерная психология прошла два основных этапа. Первоначально в ней преобладали исследования аналитического типа, связанные с оценками тех или иных отдельно взятых технических устройств и элементов с точки зрения их соответствия также отдельно взятым психологическим характеристикам человека.
Так были выполнены многочисленные исследования восприятия показаний различных приборов и индикаторов, различения и опознания цифр, букв, условных знаков и т.д., т.е. отдельно взятых сигналов, при помощи которых информация передается человеку. То же самое можно сказать и относительно исследования управляющих движений.
Эти исследования дали полезные результаты. Они позволили разработать инженерно-психологические требования к различным типам средств отображения информации и органам управления, к их взаимному расположению, последовательности использования и
т.п. Однако реальная деятельность человека-оператора сводится в них к элементарным реакциям, поэтому накопленные в этих исследованиях данные имеют ограниченное значение. Этот этап развития инженерной психологии иногда называют коррективным.
Характерным для него является машиноцентрический подход к анализу систем человек - машина, т.е. подход от машины к человеку, при этом человек рассматривается как простое звено СЧМ.
В процессе дальнейшего развития инженерной психологии стала очевидной ограниченность такого подхода. Возникла необходимость психологического изучения деятельности человека-оператора в целом и рассмотрения всей системы психических и других функций, процессов и состояний в контексте этой деятельности. Главный упор в этом случае делается на проектирование деятельности оператора.
Проект деятельности выступает как основа решения всех других задач, связанных с разработкой и построением СЧМ: от общей задачи определения ее принципиальной схемы и до конкретных частных задач, например оформления шкал приборов и индикаторных панелей, выбора типов органов управления и т.п. Этот этап развития инженерной психологии носит название проективного.
Характерным для него является антропоцентрический подход к анализу СЧМ, т.е. подход от человека к машине. Необходимо отметить, что такой подход находится пока в стадии становления.
Методы его реализации разработаны еще не в полной мере. Однако от разработки методов проектирования деятельности во многом зависит эффективность инженерно-психологических исследований и разработок.
Решению этой задачи должно уделяться первостепенное значение.
Таким образом, в процессе развития инженерной психологии осуществляется переход от относительно простых и частных вопросов к более сложным и общим, от изучения отдельных элементов деятельности к деятельности в целом с учетом влияния ее результатов на показатели функционирования всей системы человек - машина, от рассмотрения человека-оператора как простого звена СЧМ к рассмотрению его как сложной высокоорганизованной системы. Первостепенное значение при этом имеет реализация
системного подхода к анализу СЧМ. Все это вытекает как из логики развития инженерной психологии в качестве науки, так и из возрастающих требований практики.
Задачи инженерной психологии
Как следует из рассмотренного в предыдущих разделах материала, инженерная психология возникла на стыке технических и психологических наук. Поэтому характерными для нее являются черты обеих наук.
Как психологическая наука инженерная психология изучает психические и психофизиологические процессы и свойства человека, выясняя, какие требования к отдельным техническим устройствам и построению СЧМ в целом вытекают из особенностей человеческой деятельности, т.е. решает задачу приспособления техники и условий труда к человеку.
Как техническая наука инженерная психология изучает принципы построения сложных систем, посты и пульты управления, кабины машин, технологические процессы для выяснения требований, предъявляемых к психологическим, психофизиологическим и другим свойствам человека-оператора.
В более конкретном плане проблематика инженерной психологии может быть разделена на ряд направлений, основными из которых являются: методологическое, психофизиологическое, системотехническое, эксплуатационное (рис. 1.3).
Такое разделение проблематики инженерной психологии определяет и структуру данного учебного пособия.
Методологические
проблемы в период активного развертывания инженерно-психологических исследований, характеризующихся переходом от собирания отдельных эмпирических фактов к их упорядочению и систематизации, помогают выделить предмет и объект исследований, определить методы их изучения, определить принципы раскрытия закономерностей в исследуемой области явлений, установить место инженерной психологии в системе наук, ее значение для общественной практики. В конечном итоге методология инженерной психологии - это ее идейные позиции,
. определяющие назначение, направление и содержание всех ее исследований.
Психофизиологическое
направление связано с изучением тех свойств человека, которые имеют наибольшее значение в процессах управления и обслуживания техники. Частными задачами здесь являются следующие.
- Изучение психологических и психофизиологических характеристик человека-оператора. При этом изучаются закономерности приема и переработки информации человеком, характеристики процессов памяти и мышления при управлении и обслуживании техники, особенности принятия решения человеком и осуществления им управляющих воздействий.
- Психологический анализ деятельности оператора в СЧМ.
