6. Физиологические методы

Физиологические методы применяются в эргономике для изучения функционального состояния оператора в процессе трудовой деятельности, для определения реакции различных систем организма на выполнение данной деятельности. Анализ физиологических характеристик оператора позволяет оценить какими средствами, какой ценой достигается выполнение задачи оператором. Для этих целей производится периодический врачебный контроль психофизиологических параметров здоровья человека.

Основные физиологические методы.

Кожно-гальваническая реакция (КГР). Характеризует изменения электрического сопротивления кожи. КГР является одним из наиболее результативных способов регистрации возникновения эмоционального напряжения у оператора.

Пневмограмма (ПГ) – запись внешнего дыхания. Используется для оценки психофизиологической напряженности. Например, в состоянии возбуждения частота дыхания увеличивается до 50–60 колебаний в минуту.

Речевой ответ (РО). Изучается по спектральным и временным характеристикам речи оператора. По интонации голоса (изменения спектра) можно судить о возникновении эмоциональных состояний оператора, напряженности и утомления в его работе; во времени изменяется длительность слов и пауз между словами.

Электрокардиограмма (ЭКГ). Регистрирует электрические явления, возникающие в сердечной мышце. ЭКГ используется для определения напряженности работы оператора.

Электромиограмма (ЭМГ). Регистрируется биопотенциал мышц человека. Используется при изучении рабочей позы и управляющих движений оператора.

Электроокулограмма (ЭОГ). Характеризует электрическую активность глазных мышц, регистрируются вертикальные и горизонтальные движения глаз. ЭОГ применяется для анализа работы зрительной системы человека со средствами отображения информации.

Электроэнцефалограмма (ЭЭГ). Характеризует биоэлектрическую активность головного мозга. В спектре ЭЭГ содержатся различные составляющие:

• дельта-ритм (частота 0,5 – 4,0 Гц) – состояние сна;

• тета-ритм (5,0 – 7,0 Гц);

• альфа-ритм (8,0 –12,0 Гц) – нормальное состояние;

• бета-ритм (15 – 35 Гц); гамма-ритм (35 – 100 Гц) – состояние возбуждения.

7. Математические методы

Математические методы применяются для формализованного описания и построения математических моделей деятельности оператора, функционирования СЧМ, как существующих, так и проектируемых.

К основным математическим методам, применяемым в эргономических исследованиях, относятся: теория информации (ТИ), теория массового обслуживания (ТМО), теория автоматического управления (ТАУ), теория автоматов (ТА), теория статистических решений (ТСР).

В эргономике для описания деятельности человека (оператора) наиболее часто используются ТИ, ТМО и ТАУ.

Теория информации. Применение этой теории в эргономике основано на представлении человека-оператора в качестве канала связи, задачей которого является передача информации с устройств отображения на органы управления.

Под информацией в СЧМ понимаются любые изменения в управляемом процессе или условиях внешней среды, поступающие к оператору с устройств отображения информации (СОИ) или непосредственно воспринимаемые оператором, а также команды и указания о необходимости осуществления тех или иных воздействий на процесс управления.

В теории информации рассматриваются каналы с памятью и без памяти. Можно по аналогии рассматривать три возможности: человек как канал без памяти, как канал с кратковременной памятью и как канал с долговременной памятью. В первом случае человек работает как канал передачи информации, последовательные сигналы как бы независимы друг от друга, предыдущий сигнал не влияет на прием следующего (обнаружение, опознание, запоминание). Пропускная способность лежит в пределах 10–70 бит/с. Экспериментально получены следующие величины пропускной способности для различных видов деятельности (бит/с): чтение текста «про себя» – 45, громкое чтение – 30, корректорская работа – 18, печатание на машинке – 16, сложение двух цифр – 12, умножение двух цифр – 12, счет предметов –

Основные недостатки теории информации – она не учитывает:

1) смысловую информацию, ее ценность и значимость, что очень важно для деятельности оператора;

2) временную неопределенность сигналов, т. к. для оператора важно время поступления информации.

Теория массового обслуживания. Она используется для построения моделей деятельности оператора. Таким образом, в данной модели оператор представляется в качестве обслуживающего аппарата СМО.

Входной поток

Устройством хранения очереди

типы: 1) с ожиданием (без потерь); 2) с ограниченным ожиданием; 3) с ограниченной длиной очереди; 4) с потерями (если оператор занят, заявка в очередь не ставится и не обслуживается).

В зависимости от характера обслуживания заявок различают одноканальные или многоканальные и однофазные или многофазные СМО.

Теория автоматического управления. Применяется для построения математических моделей деятельности оператора в системах непрерывного типа (на транспорте – это управление локомотивом, автомобилем, судном, слежение в реальном масштабе времени за пропуском поездов по железнодорожному участку, переработкой вагонов на станции, транспортировкой грузов по трубопроводам).

С позиции ТАУ человек-оператор рассматривается как элемент следящей системы, какой представляется СЧМ.

Деятельность оператора представлена в виде трех последовательно соединенных фаз: I – осуществление приема сигналов, по динамическим свойствам она является усилительным звеном с запаздыванием; II – решение, вычислительные процессы (обычный усилитель); III – исполнительная (инерционная)