12.3. Принципы распределения функций между человеком и авто­матикой

Инженерно-психологические подходы к автоматизации является мето­дологической основой решения проблемы распределения функций между че­ловеком и автоматикой. Принципы и способы решения этой, по словам осно­воположника кибернетики Н. Винера, одной из великих проблем испытали значительную эволюцию. Одним из первых вариантов ее решения стал прин­цип преимущественных возможностей, первоначально разработанный в ра­ботах К. Крейка, П. Фиттса, А. Чапаниса. Данный принцип в общем-то явил­ся естественным следствием первоначального этапа исследований, характер­ного для любого сравнительного анализа — сопоставления достоинств и не­достатков человека и вычислительной машины. Суть принципа заключается в том, что функции человеку и автоматике должны назначаться в "зависимо­сти от того, чьи преимущества будут лучше использоваться при выполнении задачи управления. Инструментом распределения функций являлись создан­ные перечни их сравнительных возможностей для различных задач, показа­телей процессов управления и даже параметров экономической эф­фективности.

Несомненным достоинством принципа преимущественных возможно­стей является то, что он впервые позволил получить конкретные практиче­ские результаты при распределении функций и во многом определить даль­нейшие тенденции автоматизации процессов управления. На его основе в первом приближении были выделены те области функций, в которых воз­можна автоматизация. Так, автоматизации подлежали формализуемые функ­ции, связанные в основном с переработкой и хранением больших объемов информации, а также с управлением по заранее известным алгоритмам; на человека следовало возлагать не-формализуемые функции, требующие не­стандартного анализа ситуации и творческого мышления. Различные моди­фикации указанного принципа применяются и в современных исследованиях.

Однако у принципа преимущественных возможностей достаточно бы­стро были выявлены серьезные ограничения, вытекающие из исходного по­ложения— необходимости сравнения человека и автоматики и описания их возможностей на одном языке, которые были впервые сформулированы Н. Джорданом. Эти недостатки выразились в существенной тривиальности ито­гового вывода: автоматика хорошо выполняет те функции, которые плохо выполняет человек, и наоборот. Иначе говоря, возможности человека и авто­матики оказались взаимоисключающими.

В противовес принципу преимущественных возможностей Н. Джорда­ном был выдвинут принцип взаимодополняемости человека и машины. Со­гласно данному принципу необходимо не распределять функции, а органи­зовывать совместную деятельность человека и машины таким образом, что­бы происходило взаимное усиление их функций.

По мнению Н. Джордана, машины могут служить человеку двумя спо­собами: как орудия труда и как производящие машины, т. е. функционирую­щие автоматически. В первом случае взаимодополняемость будет выражать­ся в обеспечении оптимальной трудности деятельности, во втором — в ре­зервировании, дублировании человеком машины при возникновении отказов в ее работе посредством перехода на ручной режим управления. В то же вре­мя ответственность за выполнение процессов управления во всех случаях должна возлагаться на человека, а не на машину.

К сожалению, из принципа взаимодополняемости прямо не следовали конкретные средства и процедуры организации совместной деятельности че­ловека и машины. Н. Джордан считал, что распределять следует не функции (задачи), а действия, из которых состоит каждая задача. Но тем самым фак­тически происходит подмена одной проблемы другой, так как непонятно, что понимается под действием и как их распределять. При этом' главный вопрос: как определять необходимую степень автоматизации процессов управления? — остается открытым.

Проблемы резервирования человеком автоматики и ответственности во многом решает принцип активного оператора, разработанный Н.Д. Завало- вой, Б.Ф. Ломовым и В.А. Пономаренко. Данный принцип определяет необ­ходимость поддержания некоторого уровня активности оператора в автома­тизированных режимах управления в связи с тем, что человек, работая, все­гда имеет в виду конечную цель управления и активно к ней стремится. Пас­сивность оператора при полной автоматизации приводит к тому, что он не может надежно выполнить функцию резервирования автоматики. Кроме то­го, снижение уровня активности у операторов при длительном использова­нии автоматического режима может привести к ошибочным решениям о не­существующих неисправностях и отключению нормально работающей авто­матики, либо к задержкам при опознании реальных отказов и переходе к ручному управлению.

Исходя из принципа активного оператора, степень автоматизации не­обходимо выбирать таким образом, чтобы оператор осуществлял непрерыв­ный контроль процессов управления по информации, обеспечиваемой авто­матикой, и часть операций по управлению выполнял самостоятельно. Поэто­му режимы полуавтоматического управления должны выбираться в качестве основных, а автоматические рассматриваться как резервные.

Современные решения проблемы распределения функций за рубежом во многом основываются на идее адаптивного распределения функций, раз­виваемой В. Роузом и его последователями. Общим для них является поло­жение о зависимости степени автоматизации процессов управления от вели­чины рабочей или умственной загрузки оператора. Считается необходимым снижение степени автоматизации при малой величине загрузки и увеличение степени автоматизации при ее высокой величине. Концепциям адаптации че­ловека и машины близки положения принципа динамического распределения функций Б. Кантовица и Р. Соркина.

Первоначально распределение функций между человеком и автомати­кой рассматривалось как самостоятельная проблема. В то же время изложен­ные принципы распределения функций можно сопоставить с требованиями или машиноцентрического, или антропоцентрического подходов к автомати­зации.

Сравнимость человека и техники, необходимость их описания на од­ном языке, лежащие в основе принципа преимущественных возможностей, являются свидетельством использования идеологии машиноцентрического подхода, когда человек рассматривается как техническое звено системы. Принцип взаимодополняемости, выдвигающий на первое место проблемы ответственности человека за процесс управления и резервирования им авто­матики, наоборот, косвенно опирается на положения антропоцентрического подхода, определяющего человека как субъекта труда, а технику как орудие труда. Из этого же подхода уже непосредственно вытекает принцип активно­го оператора.

В соответствии с равнозначным подходом к автоматизации в процессе управления техникой следует обеспечивать попеременную смену ведущих ролей разработчиков и оператора, так как они должны нести равную ответст­венность за обеспечение надежности управления. Ведущая роль оператора может быть реализована за счет осуществления им функции резервирования автоматики в непредвиденных ситуациях; ведущая роль разработчиков будет проявляться в функции резервирования оператора автоматикой.

Резервирование автоматики будет производиться оператором само­стоятельно посредством снижения степени автоматизации при возникнове­нии отказов и нерасчетных ситуаций, с которыми не могут справиться про­граммы автоматики, в том числе с помощью технического резервирования.

Для резервирования оператора автоматикой реализуется обратный процесс— принудительное повышение степени автоматизации, когда опера­тор не может найти решения по выходу из непредвиденной ситуации. Иначе говоря, он оказывается в ситуации с высокой субъективной сложностью дея­тельности. Поэтому при превышении некоторой ее нормативной величины, допустимой для профессиональных функций в данном режиме управления, должно происходить повышение степени автоматизации, включая в предель­ном случае и переход на автоматический вариант осуществляемого режима управления, если он возможен. В противном случае должны реализовываться автоматические режимы, но направленные не на достижение основной цели управления, а резервные или аварийные режимы, обеспечивающие прежде всего надежность и безопасность.

Повышение степени автоматизации, освобождая оператора от функций по управлению, тем самым предоставляет ему возможность для более полно­го и детального анализа ситуации. И если ситуация разъясняется, то оператор осуществляет переход обратно к полуавтоматическому режиму управления, если же нет, контролирует ход автоматического режима.

Изложенная стратегия гибкого изменения степени автоматизации про­цессов управления фактически выражает новый принцип решения проблемы распределения функций — принцип взаимного резервирования оператора и автоматики, разработанный и А.И. Костиным. Суть принципа можно сфор­мулировать следующим образом: оператор резервирует автоматику (в случае возникновения отказов техники иди непредвиденных ситуаций) посредством самостоятельного снижения степени автоматизации; автоматика резервирует оператора (при возникновении в его деятельности серьезной субъективной сложности) путем принудительного повышения степени автоматизации про­цессов управления. Из этого принципа следует, что полуавтоматические ре­жимы должны являться основными, а автоматические и ручные— рас­сматриваться как резервные для страховки оператора и автоматики соответ­ственно.

Принцип взаимного резервирования конкретно реализует положения равнозначного подхода: попеременное доминирование разработчиков (опо­средовано через автоматику) и оператора в процессах управления и равную их ответственность за обеспечение надежности. Действительно, предостав­ление оператору права на принятие окончательного решения и возможности его осуществления выражает его ведущую роль в процессах управления то­гда, когда он на это способен. В противном случае, когда при резервировании оператора автоматикой происходит переход на автоматический режим управления, ведущую роль играют разработчики техники.

В процессе взаимного резервирования может быть преодолено серьез­ное противопоставление человека и автоматики, а точнее, противодействие между оператором и разработчиками техники, основанное на их недоверии друг к другу. Разработчики опасаются ошибочного вмешательства оператора в нормальный процесс функционирования техники и стремятся полностью автоматизировать процессы управления, а оператор боится неправильной ра­боты автоматики, особенно в нестандартных ситуациях, и настаивает на не­обходимости ручного управления.

Использование принципа взаимного резервирования позволит осуще­ствить своеобразную форму активной помощи или даже страховки оператора в критических ситуациях деятельности. Одновременно обеспечивается и оп­ределенная гарантия для разработчиков техники по предотвращению ошибок операторов или их последствий. Тем самым фактически реализуется обоюд­ная защита и оператора, и техники. Кроме того, оператор не будет чувство­вать себя брошенным в одиночестве перед многообразной сложностью тех­ники, а разработчики не будут считать себя устраненными из процесса управления.

С помощью принципа взаимного резервирования будет ликвидирована основа недоверия между разработчиками и операторами, организовано рав­ноправное содействие, сотрудничество, партнерство между ними посредст­вом автоматики. Следовательно, это даст возможность по-новому подойти к решению проблем автоматизации и обеспечения надежности управления техникой.

Таким образом, инженерно-психологические подходы к автоматизации и принципы распределения функций между человеком и автоматикой и со­ставляют сущность эргономических требований при проектировании техни­ки. При этом важно понять, что универсальные подходы и принципы реше­ния проблем автоматизации отсутствуют, их конкретный выбор зависит от класса сложности создаваемых технических объектов.

Вопросы для самоконтроля

1. Какие процессы в современной технике вызывают необходимость в изменении эргономических требований при ее проектировании?

2. Какие инженерно-психологические подходы к автоматизации вы знаете?

3. В чем суть машиноцентрического и антропоцентрического подходов к человеку и технике?

4. Какова современная ситуация в позициях разработчиков техники и инженерных психологов по отношении к роли человека в управлении?

5. Каковы особенности автоматизации и профессиональных функций операторов современной сложной техники?

6. Равнозначный подход к автоматизации.

7. Классы сложности техники и области существования разных подхо­дов.

8. В чем суть принципов распределения функций между человеком и автоматикой: преимущественных возможностей, взаимодополняемости, ак­тивного оператора?

9. Содержание принципа взаимного резервирования оператора и авто­матики.

10. Каково соотношение принципов распределения функций и инже- нерно-психологических подходов к автоматизации?

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Агапова Е.Г. Физиология и психология труда. Самара, 1991.

2. Смирнов К.М. и др. Биоритмы и труд. Л.: Наука, 1988.

3. Боброва-Голикова Л.П., Мальцев О.М., Коханова Н.А. и др. Эргономика и

безопасность труда. М.: Машиностроение, 1995.

4. Голиков Ю.Я., Костин А.Н. Психология автоматизации управления техни­

кой. М.: Институт психологии РАН, 1986.

5. Громов Ф.А. Эргономика. Учебное пособие. Л.: ЛФЭИ, 1989.

6. Егоров А.С. Психология умственного труда. Л.: Наука, 1979.

7. Зинченко В.П. Введение в практическую эргономику. Учебное пособие. М,

1990.

8. Зинченко В.П., Мунипов В.М. Основы эргономики. М.: Изд. МГУ, 1979,

344 с.

9. Зинченко В.П., Мунипов В.М., Смолян ГЛ. Эргономические основы орга­

низации труда. М.: Экономика, 1974.

10. Классификация факторов, воздействующих на формирование условий труда (методические рекомендации). —М: НИИ труда, 1977.

11. Коженцев Ю.Т. Основы эргономики. Учебное пособие. Новочеркасский государственный технический университет. Новочеркасск, 1993.

12. Косилов СЛ. Психофизиологические основы научной организации труда. М.: Экономика, 1979.

13. Котелова Ю.В. Очерки по психологии труда. Учебное пособие/Под ред. Е.М. Ивановой. М.: Изд. МГУ, 1986, 118 с.

14. Котик М.А. Курс инженеров психологии. Таллинн: Валгус, 1978.

15. Котик МЛ. Курс инженеров психологии. Таллинн: Валгус, 1978.

16. Ломов Б.Ф. О путях построения теории инженерной психологии на осно­ве системного подхода// Инженерная психология: теория, методология, практическое применение. М.; Наука, 1977. С. 31-55.

17. Медведев В.И. и др. Физиологические принципы разработки режимов труда и отдыха. Ленинград: Наука, 1988.

18. Межотраслевая методика расчета социально-экономической эффективно­сти от внедрения достижений эргономики в народное хозяйство. М.: Эко­номика, 1988.

19. Межотраслевые требования и нормативные материалы по организации труда, которые должны учитываться при проектировании новых и рекон­струкции действующих предприятий, технологических процессов и обо­рудования. М.: Экономика, 1990.

20. Методическое руководство. Эргономика: принципы и рекомендации. Из­дание второе, переработанное. Всесоюзный научно-исследовательский институт технической эстетики. Москва, 1983.

21. Научно-технический прогресс и безопасность труда: Социально- экономические и психофизиологические проблемы / А.Ф. Власов, А.Н. Гржегоржевский, Е.А. Деревянко и др., под ред. А.Н. Гржегоржевского, М.: Машиностроение. 1979, 240 с.

22. Основы инженерной психологии. Учебное пособие. Под ред. Б. Ф. Ломо­ва. М.: Высшая школа, 1977, с. 335.

23. Основы организации труда на предприятии. Учебное пособие. Под ред.

    1. И. Рофе. М.: 1994.

24. Охрана труда в машиностроении: Сб. нормативно-технических докумен­тов: в 2 т. T.I — М.: Машиностроение, 1990. — 384 с. Т.2 — М.: Машино­строение. 1990. — 352 с.

25. Применение эргономических требований НОТ при проектировании обо­рудования. Межотраслевые методические рекомендации. М.: Машино­строение, 1985.

26. Производственная эргономика/Под ред. С. И. Горшкова. М.: Медицина, 1979,312с.

27. Смирнов Б.А., Душков Б.А., Космолинский Ф.П. Инженерная психоло­гия» М.: Экономика, 1986, 224 с.

28. Справочник межотраслевых нормативных материалов по охране труда и эргономике часть I. (Принимали участие в подготовке Беляев Г.М. и др.). Всероссийский центр охраны и производительности труда. М., 1996.

29. Физиология и психология труда. Учебное пособие. Под ред. Адамчука

2. В. М.: Экономическое образование, 1992.

   30. Фильев В.И. Регулирование условий труда на предприятиях РФ. Прило­жение к журналам: Юридический бюллетень для предпринимателя. Управление персоналом. М., 1996.

   31. Человеческий фактор. Под ред. Г. Салвенди. Т. 1. М.: «Мир», 1991.

   32. Чернышева О.Н. Эргономические основы проектирования рабочих мест. Учебное пособие. М.: Изд-во МГУ, 1983.

   33. Шумилин В.К. и др. Эргономические основы проектирования техники. Учебное пособие. М.:.ВЗМИ, 1998.

   34. Эргономика и безопасность труда (Боброва-Голикова Л.П. и др.) рецен­зент В.Г. Макушин. М.: Машиностроение, 1985.

   35. Эргономика: Учебник / Под ред. Крылова А.А., Суходольско-го Г.В. - Л.: Изд. ЛГУ, 1988., 184 с.

ОГЛАВЛЕНИЕ

Предисловие.

Глава 1. Предметы, задачи, цели и структура эргономики.

1. Предметы и задачи эргономики.

2. Основные цели эргономики.

3. Состав и структура эргономики.

Глава 2. Социально-психологическая и биологическая сущность трудо­вой деятельности человека.

1. Труд как важнейший производственный фактор.

2. Сущность труда и его признаки.

3. Социальные характеристики труда.

4. Социальные факторы труда.

5. Психофизиологические характеристики труда.

Глава 3. Нервная регуляция трудовой деятельности и вегетативная дея­тельность человеческого организма.

1. Нервная система человека и ее роль в осуществлении трудовой деятель­ности.

2. Функции жизнеобеспечения человеческого организма в процессе трудо­вой деятельности.

3. Биомеханические основы трудовых действий и приемов.

Глава 4. Физиологические и психические функции человека в процессе труда.

1. Трудовые функции, выполняемые работниками в условиях современного производства

2. Физиологические функции и изменяющие их в процессе труда факторы.

3. Психические функции в трудовой деятельности работников. Глава 5. Тяжесть труда (работ) и ее интегральная оценка.

1. Понятие тяжести труда.

2. Количественная оценка тяжести труда.

Глава 6. Закономерности динамики работоспособности и проблема утомления.

1. Сущность, факторы, показатели и динамика работоспособности

2. Производственное утомление, его виды и причины

3. Использование положений теории утомления при проектировании тру­довых процессов

4. Психофизиологическое обоснование режимов труда и отдыха. Глава 7. Психологическое обеспечение эргономических систем.

1. Основные положения теории предметной деятельности.

2. Концепции структурного и алгоритмического анализа профессиональной деятельности.

3. Концепции содержательного анализа деятельности.

4. Концепция анализа проблемностей и особенности психической регуля­ции деятельности.