§6. Моделирование в эргономике

Моделирование структуры и функций систем «человек-маши­на» получило широкое распространение в эргономике. Существуют различные виды моделирования: предметное, предметно-математи­ческое, знаковое и его важнейшая форма — математическое. Кроме того, широко применяется стохастическое моделирование, основан­ное на установлении вероятностных связей между событиями.

Предметное моделирование, в ходе которого исследование ве­дется на модели, воспроизводящей основные геометрические, фи­зические, динамические и функциональные характеристики «ориги­нала» [11], является характерной особенностью многих эргономи­ческих работ.

При этом используются статические и функциональные макеты [50]. Первые представляют, как правило, трехмерные, выполнен­ные в натуральную величину модели оборудования, его отдельных блоков, которые подвергают испытаниям. Статический макет мо­жет использоваться: для выбора оптимального способа организа­ции оборудования; для эргономической оценки оборудования и по­лучения ответов на такие вопросы о его функционировании, кото­рые не могут быть решены с помощью двухмерных чертежей; для решения задач организации рабочего места; для проверки разме­щения органов управления с точки зрения удобства пользования ими; для проверки точности и скорости считывания показаний приборов; для определения доступности точек проверки, испытаний в регулировки в процессе технического обслуживания оборудования. Функциональный макет представляет модель оборудования в натуральную величину, которая в отличие от статического может воспроизводить реальное функционирование аппаратуры в режи­мах ручного и автоматического управления. К этому виду макетов, можно отнести и тренажеры, предназначенные для профессиональ­ной подготовки специалистов и используемые для изучения и ре­шения задач проектирования соответствующего вида деятельности. Функциональные макеты, используемые в эргономике, это создан­ные по определенным правилам экспериментальные модели систе­мы «человек-машина» или ее подсистемы, свойства которых таким образом детерминируют деятельность человека, что ее основные характеристики соответствуют параметрам деятельности в реаль­ной системе [76]. Возможности использования функциональных макетов в эргономике могут быть значительно расширены с приме­нением в качестве программирующих и анализирующих устройств электронной и вычислительной техники.

Функциональный макет может быть использован для изучения трудовой деятельности человека (группы людей) в имитирован­ных условиях работы с целью сравнения альтернативных вариан­тов конструкции (или проверки единственного выбранного проек­та), а также для оценки отдельных характеристик оборудования. Так, для проверки проектных предложений и эргономического обо­снования художественно-конструкторских решений гидрокопиро­вального станка с программным управлением были созданы макет прототипа станка в масштабе 1:1 и специальный стенд, позволяю­щий оперативно воспроизводить пространственные условия дея­тельности станочника. С 'помощью скользящих металлических стержней и навесного оборудования, имитирующего основные ра­бочие элементы станка (зажимной патрон, заднюю бабку и т. п.)„ на стенде последовательно воспроизводился ряд объемных моделей станка и рабочей зоны. Во время работы испытуемых с определен­ной моделью записывалась биоэлектрическая активность мышц. Полученные миограммы позволили выбрать из ряда исследуемых вариантов один, размеры и геометрическая форма которого обес­печивали минимальное напряжение мышц станочника по поддер­жанию рабочей позы [36].

В эргономике остро ощущается необходимость применения методов математического моделирования. В последнее время моде­ли человеческих факторов в технике появляются в большом коли­честве. Однако далеко не каждая из них действительно моделирует изучаемый процесс, и нередко моделирование превращается в иг­ру математическими символами. Тем не менее это не дает основа­ний сомневаться в том, что стремление дать математическое описа­ние человеческих факторов в целом, безусловно, способствует раз­витию теории и практики эргономики. Главные проблемы, которые возникают при этом, связаны с выявлением всего комплекса психофизиологических свойств и характеристик человека, существен­ных для его деятельности в системе. Именно они должны быть от­ражены в соответствующих математических моделях, призванных для количественного описания указанной деятельности [64].

Разработаны методики, в которых количественному моделиро­ванию подвергаются такие характеристики, как качество деятель­ности человека-оператора, квалификация и профессиональная дея­тельность операторов, их психологическая направленность («лич­ностная», «коллективистская», «деловая»), психическая напряжен­ность (стресс), моральное состояние и спаянность коллектива и др. [35, 37]. Проводятся работы по систематизации моделей, предназ­наченных для описания деятельности человека в конкретных режи­мах функционирования системы «человек—машина» [б].

В эргономических и инженерно-психологических исследованиях систем «человек—машина» использование имитационных моделей связано главным образом со стремлением охватить единым описани­ем как человека, так и технические компоненты системы; необходи­мостью представить процессы функционирования системы «чело­век—машина» в обобщенной форме, позволяющей выделить и изу­чить подсистемы и связи между ними; желанием освободиться от .подробностей описания внутрисистемных процессов [|32]. Одним из наиболее перспективных направлений развития моделирования для целей проектирования деятельности человека является исполь­зование теоретико-математического аппарата теории игр [31]. Эргономика нуждается в применении математических методов пла­нирования и обработки экспериментальных данных. Планирова­ние эксперимента, под которым понимают прежде всего систему представлений о рациональной стратегии проведения конкретного исследования [44], является существенным условием эффективно­го развития эргономики как сферы научной и практической дея­тельности.