Лекция № 1. Информационное взаимодействие.

Взаимодействие человека и машины

Задачи курса. Роль человеческого фактора

С увеличением производительности машин возрастала и сложность управления ими. Повышение скоростей, уменьшение допусков, усложнение динамики, а также взаимосвязь и взаимодействие с группами людей и машин требуют от оператора умения предвидеть ситуации, устойчивых навыков управления, быстрой реакции. Разработка машин и систем, полностью использующих, но не превышающих возможности человека, является технической задачей, решение которой требует понимания того, как ведут себя люди в определенных ситуациях, где применяются системы человек-машина. Проблемой взаимодействия человека и машины занимаются специалисты (инженеры и психологи).

Раньше большая часть задач, связанных с наличием человека в технических системах, могла быть решена методом проб и ошибок либо на основе здравого смысла (каждый инженер должен иметь представление о физиологии и психологии человека). Оператору приходилось приспосабливаться к неудобствам управления, но это происходило за счет усталости, плохой работы системы и ошибок управления, что недопустимо в большинстве современных систем. Таким образом, возникла необходимость учитывать в процессе разработки системы взаимодействие человека и машины, и делать это так, чтобы можно было предсказать результаты разработки в виде критериев производительности системы. Прогнозирование поведения человека-оператора необходимо вести методами, совместимыми с описанием действия машины, т.е. моделировать и прогнозировать поведение оператора как компоненты системы человек-машина.

Чтобы приносить пользу, моделирование не обязательно должно давать точные и подробные предсказания. Модели могут быть полезны, даже если они только помогают инженеру осмыслить поведение людей и дают возможность выделить существенные факторы, или если они помогают разработать специальные эксперимент или модель для решения специфических вопросов.

Изменения условий трудовой деятельности, за которыми не поспевает биологическая перестройка организма человека, обусловливают возникновение целого ряда негативных явлений. Работая иногда на пределе психофизиологических возможностей и в неблагоприятной производственной среде, человек допускает ошибки, «цена» которых в современном производстве резко возросла. В большинстве случаев действия операторов указываются неправильными не из-за низкой их квалификации, а по причине несоответствия конструктивных особенностей техники возможностям человека.

По имеющимся данным на долю человеческого фактора сейчас приходится от 40 до 70 % всех отказов технически сложных систем. В соответствии с мировой статистикой 80 % катастроф в авиации и 64 % на морском флоте происходят в результате ошибок, называемых логическими и моральными. О высоких нагрузках на психику и общее состояние операторов сложных систем свидетельствуют такие данные. На предпосадочном снижении у командира авиалайнера частота переноса взгляда на приборы колеблется от 100 до 200 в мин. Длительность фиксации взгляда на каждом приборе составляет 0.66 с; приходится совершать руками около 30 движений в мин. В результате – пульс при посадке 150 ударов в минуту, кровяное давление 200 мм.рт.ст.

Из приведенных примеров видно, что как бы ни была совершена техника, ее эффективное и безопасное применение в конечном итоге зависит от того, насколько полно согласованы конструктивные параметры с оптимальными условиями работы человека, с его психофизиологическими возможностями и особенностями. Поэтому и возникает необходимость изучения работы машин (систем) и деятельности операторов в едином комплексе «человек-техника-среда».

Изучением вопросов, связанных с человеческим фактором, занимаются такие научные дисциплины, как инженерная психология и эргономика, а также сравнительно новая «Интерфейсная теория», которая будет рассмотрена позднее

Система "человек-машина" (Man-machine system) – система, в которой человек-оператор или группа операторов взаимодействует с техническим устройством в процессе производства материальных ценностей, управления, обработки информации.

Инженерная психология – научная дисциплина, изучающая объективные закономерности процессов информационного взаимодействия человека и техники для использования их в практике проектирования.

Основные задачи инженерной психологии:

1. анализ функций человека в системах обработки информации, определение его места и роли в системе, изучение структуры и классификации деятельности операторов.

2. изучение процессов преобразования информации операторов при ее приеме и переработке, принятие решений о выполнении управляющих воздействий.

3. Разработка принципов построения рабочих мест операторов

4. изучение влияния психологических факторов на эффективность СИМ, оптимизацию взаимодействия человека с техническими средствами

5. Разработка принципов и методов проф. подготовки оператора с помощью проф. отбора, обучения, формирование коллектива и тренировки

6. Разработка теории инженерной психологии, ее проектирование и использование при разработке систем человек-машина, исследование и определение экономического эффекта инженерно – экономических разработок.

Эргономика - это наука, изучающая проблемы, возникающие в систем «человек-техника-среда», с целью оптимизации трудовой деятельности оператора, создания для него комфортных и безопасных условий, повышения за счет этого его производительности, сохранения здоровья и работоспособности.

Для рационального проектирования эргатических (человекомашинных) систем необходимо знать:

1. психофизиологические характеристики оператора

2. средства и способы, обеспечивающие оптимизацию взаимодействия человека и техники.

В настоящее время все большее влияние при проектировании приобретает микроэргономика, занимающаяся исследованием и проектированием систем "человек-машина". Сюда же включаются интерфейсы "человек-компьютер" (компьютер рассматривается как часть машины - например, в кабине истребителя есть дисплеи), - как аппаратные интерфейсы, так и программные (пользовательские интерфейсы).

Под пользовательским интерфейсом (ПИ) программы будем понимать совокупность элементов, позволяющих пользователю программы управлять ее работой и получать требуемые результаты.

Пользовательский интерфейс часто понимают только как внешний вид программы. Однако на деле пользователь воспринимает через ПИ всю систему в целом, а значит, такое понимание ПИ является слишком узким. В действительности ПИ включает в себя все аспекты дизайна, которые оказывают влияние на взаимодействие пользователя и системы. Это не только экран, который видит пользователь. Пользовательский интерфейс состоит из множества составляющих, таких как:

• набор задач пользователя, которые он решает при помощи системы

• используемая системой метафора (например, рабочий стол в MS Windows и т.п.)

• элементы управления системой

• навигация между блоками системы

• визуальный (и не только) дизайн экранов программы.

Информационное взаимодействие

Слово информация вошло в постоянное употребление не так давно, в середине двадцатого века, с подачи Клода Шеннона. Он ввел этот термин в узком техническом смысле, применительно к теории связи или передачи кодов (которая получила название "Теория информации").

Попробуем теперь сформулировать определение информации и информационного взаимодействия. Слово информация происходит от латинского informatio - разъяснение, изложение. В широком смысле информация – это общенаучное понятие, включающее в себя обмен сведениями между людьми, обмен сигналами между живой неживой природой, людьми и устройствами. Информация – сведения об объектах и явлениях окружающей среды, их параметрах, свойствах и состоянии, которые уменьшают имеющуюся о них степень неопределенности, неполноты знаний.

Данные, это информация, выраженная при помощи материальных носителей, т.е. это форма, в которую заключен смысл, содержание. В общем случае процесс сопоставления информации с материальными носителями называется кодированием (не путать с шифрацией и криптографией), а сами материальные носители (некоторые формы вещества и энергии) – информационными кодами.

Информация между объектами переносится с помощью обмена веществом или энергией, являющихся в данном случае информационными кодами. Информация, выраженная в виде информационных кодов – данные. Прием информационных кодов вызывает изменение состояния объекта. Одним из важнейших свойств информационного взаимодействия, отличающих его от симметричных физических взаимодействий, является то, что информация не теряется при передаче. Для примера: пусть у одного человека было яблоко, он передает его другому человеку, при этом его утрачивая. Пусть у одного человека была идея, он поделится ей с другим человеком, в результате у каждого будет по одной идее.

Информационное взаимодействие может происходить только при определенном взаимном соответствии свойств объектов. От свойств принимающего объекта зависит в конечном итоге то, какую информацию он принимает, получая конкретный набор кодов.

Человеко-машинное информационное взаимодействие

Теперь рассмотрим один из видов информационного взаимодействия – взаимодействие человека и машины. Не вдаваясь в детали, схематически его можно представить следующим образом

Рис.2 – структурная схема человеко-машинного взаимодействия

Однако, в силу своих специфических особенностей, человек не может напрямую общаться с машиной, в самом деле, не может же он воспринимать, предположим, электрические сигналы, с помощью которых передают информацию машины. Иными словами требуется согласовать их аппараты интерпретации. Необходимо использовать такие устройства, которые бы представляли машинные сигналы в виде, удобном для восприятия человеком, устройства индикации. В настоящее время чаще всего используются визуальные (зрительные – световое отображение на экране), звуковые и тактильные (осязательные) устройства индикации. На устройствах индикации формируется так называемая динамическая информационная модель (ИМ) – объективный образ реального мира, полученный в соответствии с определенными правилами, множество сигналов от машины, несущих информацию оператору. Динамическая информационная модель постоянно изменяется в соответствии с изменениями, происходящими в объекте наблюдения (машине). Оператор принимает информацию, содержащуюся в динамической модели, при помощи рецепторов.

Полученная информация затем обрабатывается некоторым образом в центральной нервной системе. На основе восприятия динамической информационной модели в сознании человека создается представление (концепция) о состоянии реального объекта, машины. Такая модель называется концептуальной (образно-концептуальной) или психической.

Образно-концептуальная модель – совокупность представлений оператора о реальном и прогнозируемом состоянии объекта деятельности, о целях и способах реализации своей деятельности. Различают постоянные и переменные (оперативные) компоненты образно-концептуальной модели. Первые включают: общее представление оператора о времени и пространстве, о стратегических целях деятельности, систему ценностей и оценок, представление о стандартных способах реагирования на изменения ситуации. Переменные компоненты являются результатом анализа потока информации о машине, передаваемого информационной моделью. Выявленные изменения приводят к модификации концептуальной модели, оцениваются и актуализируют соответствующие способы реагирования. Образно-концептуальная модель имеет сложный полимодальный характер, может содержать зрительные, слуховые, тактильные, а в некоторых видах деятельности – обонятельные, вестибулярные и другие составляющие. Значительное влияние на образно-концептуальную модель оказывает индивидуальный сенсорно-перцептивный опыт оператора, а также усвоенная им семиотическая система, характерная для данной культуры. Несмотря на структурную сложность, образно-концептуальная модель представляет собой целостное отражение действительности, обладающее тенденцией к совершенствованию.

В результате анализа концептуальной модели, человек принимает решение, которое реализует с помощью эффекторов. Для преобразования команд человека в машинные сигналы служат специальные устройства ввода (в настоящее время в качестве устройств ввода наибольшее распространение получили различные виды клавиатур). Воздействуя на устройства ввода, оператор осуществляет целенаправленную деятельность в соответствии с задачами всей системы.

Далее рассмотрим подробнее процесс переработки информации человеком с физиологической и психологической точек зрения.

Таким образом, упрощенно функции оператора в эргатической системе можно свести к следующему набору:

• прием информации

• хранение информации

• переработка информации

• принятие решения

• осуществление управляющих воздействий

С психологической точки зрения прием и обработка информации основываются на следующих процессах:

• ощущение

• восприятие

• представление

• мышление

Ощущение — построение образов отдельных свойств предметов окружающего мира при непосредственном взаимодействии с ними. Существуют различные виды ощущений. По модальности выделяют зрительные, вкусовые, слуховые, осязательные и другие ощущения.

Восприятие — процесс формирования при помощи активных действий образа предмета в целом. В отличие от ощущений, отражающих лишь отдельные свойства предметов, в образе восприятия представлен весь предмет, в совокупности его различных свойств. Принимая информацию, оператор анализирует и преобразует ее. Экспериментально установлено, что различение признаков визуальных сигналов осуществляется в определенной последовательности: первоначально различается положение отметки, затем ее яркость и лишь после этого размер и форма.

   Образ восприятия выступает как результат объединения ощущений. В воспринимаемом предмете главным может оказаться либо одно, либо другое качество, от чего зависит, информация от какого анализатора будет признана приоритетной.

   Также как и ощущения, различают зрительное, слуховое, осязательное, вкусовое и обонятельное восприятие. При этом особенно важную роль во всех видах восприятия, играют двигательные, или кинестезические ощущения, которые регулируют по принципу обратной связи реальные взаимоотношения субъекта с предметом. В частности, в зрительном восприятии вместе с собственно зрительными ощущениями (цвета, света) интегрируются также и кинестезические ощущения, сопровождающие движения глаза (аккомодация, конвергенция и дивергенция, слежение).

Основными свойствами восприятия являются

• влияние на восприятие предметов окружающего мира предшествующего опыта и установок индивида

• способность к выделению в воспринимаемом пространстве определенных областей, имеющих более или менее очерченные и устойчивые границы,т.е. отнесение объекта к определенной категории. При этом четкость данных границ тесно связана с перцептивными задачами, решаемыми индивидом.

• относительная устойчивость воспринимаемых признаков предметов при изменении условий восприятия

• преимущественное выделение одних объектов по сравнению с другими

Представление — наглядный образ предмета, воспроизведенный по памяти в воображении. Образы представлений, как правило, менее ярки и менее детальны, чем образы восприятия, но в них находит отражение самое характерное для данного предмета. Представление и есть рассмотренная выше концептуальная модель.

Что обеспечивает устойчивость концептуальной модели в условиях, когда на органы чувств человека воздействуют одновременно множество постоянно ме­няющихся раздражителей? Если бы организм, центральная нервная система постоянно реагировали на все эти сигналы, по­ведение человека было бы хаотичным и ни о какой целенаправленной деятельности не могло бы быть и речи. Однако этого не происходит, так как в коре головного мозга образуется устойчи­вый очаг повышенной возбудимости нервных центров, обеспе­чивающих систему условных рефлексов, составляющих данную деятельность, а остальные, лишние для этой деятельности реф­лексы, тормозятся, подавляются. Такой господствующий очаг нервного возбуждения, обеспечивающий реализацию рабочего динамического стереотипа, называют рабочей доминантой. Бла­годаря ей уточняются, концентрируются рабочие действия, а внимание исполнителя сосредотачивается на трудовой деятель­ности.

Таким образом, на уровне восприятия происходит: Обнаружение объекта, т.е. выделение его из фона; различие, выделение деталей объектов и раздельное восприятие 2-х рядом расположенных; Опознавание. Выделение существенных признаков объектов и отнесение его к определенному классу.

На основе ощущения и восприятия строится более сложная форма чувственного отражения представления – вторичный, чувственный образ предмета, не действующего в данный момент на наши органы чувств.

Обычно преставление об объекте формируется на основе многократного восприятия, вследствие чего отбираются и фиксируются лишь наиболее устойчивые признаки объекта, а случайно зависящие от конкретной ситуации отсекаются

В представлении отражаются не только свойства отдельного предмета, но и особенные, типичные, основанные на взгляде для группы предметов, т.е. за счет представления достигается наиболее экономичный способ хранения информации об Объекте и наиболее быстрый способ извлечения информации из предмета.

Мышление – наиболее сложный из психологических процессов приема и обработки информации, в рамках данного курса подробно рассматриваться не будет. Можно отметить, что в процессе мышления присутствуют такие операции, как анализ, синтез, абстрагирование, обобщение и т.д.

В сложных ситуациях оператор последовательно должен выполнить :

1. осмыслить ситуацию, т.е. выяснить проблему

2. выяснить конкретную задачу, т.е. к чему сводится задание

3. найти пути решения задачи в условиях дефицита времени

Во всей описанной процедуре очень важна оперативность мышления, в результате которой в процессе решения практической задачи управления формируется модель предполагаемых действий. Выполнив действия, оператор решает поставленную задачу.

Оперативное мышление включает:

1. выявление проблемной ситуации

2. систематизация мысленных и практических преобразований ситуаций, т.е. алгоритм действий.

Основные составляющие оперативного мышления:

1. структурирование - структурирование проявляется в связывании элементов ситуации между собой.

2. динамическое узнавание – основывается на определении частей конечной ситуации в исходной проблемной ситуации

3. формирование алгоритма

Для процессов мышления важную роль играет память человека.

Основные формы памяти:

1. кратковременная

2. долговременная

Кратковременная память в свою очередь подразделяется на:

1. непосредственная

2. оперативная

В непосредственной памяти хранится почти вся поступающая информация, но время ее хранения не превышает нескольких секунд.

В оперативной памяти сохраняется необходимая текущая информация в течение времени, требуемого для выполнения определенного действия (максимум несколько минут). Перевод информации из непосредственной в оперативную сопровождается ее селекцией по критериям, определяемых решением задачи.

Затем важная для информация переводится из кратковременной памяти в долговременную память. При этом происходит селекция и реорганизация информации (временное хранение в долговременное – дни, месяцы, годы)

В зависимости от задач, решаемых в системе, ведущая роль может принадлежать той или иной памяти. Например, на надежность и эффективность действий оператора решающую роль оказывает оперативная память.

Лекция № 2. Работа нервной системы. Характеристики

и особенности анализаторов

Прием и обработка информации человеком-оператором осуществляется с помощью нервной системы. Нервная система имеет сложную структуру. Различают централь­ную нервную систему (головной и спинной мозг), формирующую и регулирующую мышление и поведение человека, перифериче­скую нервную систему — нервы, по которым сигналы-импульсы распространяются от периферических органов к нервным цен­трам и от нервных центров к периферическим органам, вегета­тивную нервную систему, регулирующую деятельность внутрен­них органов человека, функции жизнеобеспечения — т. е. расти­тельную, «вегетативную» жизнь организма.

Решающую роль в осуществлении всех процессов жизнедея­тельности человека, в том числе трудовой деятельности, играет центральная нервная система.

Прежде всего, благодаря ей организм функционирует как единое целое, взаимодействуют его органы и системы, осущест­вляется основной обмен, без которого невозможна сама жизнь.

Основные элементы нервной системы — рецептор, нейрон (нервная клетка) и синапс.

Рецептор — это устройство, преобразующее энергию внеш­него или внутреннего раздражителя (светового, звукового, теп­лового, химического и т. п.) в специфический нервный процесс — возбуждение. Возбуждение, подобно сигналу, передается с одной нервной клетки на другую.

Нейрон (нервная клетка) — структурная единица мозга. Кора больших полушарий головного мозга, определяющая индивидуаль­ное поведение человека, состоит из более чем 10 млрд нейронов.

Синапс — тончайшее межклеточное образование, с помощью которого осуществляется переход возбуждения с одного нейрона на другой, с нейрона на мышцу или другие периферические ис­полнительные органы.

Помимо нервных клеток серое вещество мозга на 60—90% состоит из так называемых глиальных клеток (или «глии»), выполняющих функцию опорного каркаса для нейронов, а также функцию питания нервных клеток — в глии находятся «энергетические депо» накопления энергетических веществ, пе­риодически поступающих в нервные клетки.

Мозг можно представить как совокупность взаимосвязанных групп нервных клеток, или анализаторов — зрительного, слухового, обонятельного, осязательного, двигательного, речедвигательного и т. п. Корковые центры соответствующей области коры головного мозга называют корковым концом (представительством) анализа­тора, а органы чувств или другие рецепторные зоны, где распо­ложены соответствующие рецепторы, — периферическим кон­цом анализатора.

Основными процессами нервной деятельности являются возбуждение и торможение.

Информация из внешней среды и внутренней среды орга­низма поступает в виде самых разнообразных раздражителей, однако на нейрофизиологическом уровне она проявляется в ви­де одного и того же физиологического процесса — возбуждения. Это сложный биоэлектрический процесс, состоящий из множе­ства сигналов-импульсов, приводящий в действие клетки и ор­ганы. Процесс возбуждения обладает свойством распространять­ся, переходить из одного участка ткани на другой, находящийся в покое, и за счет этого связывает между собой и приводит в действие различные элементы организма.

Процесс торможения — сложный биоэлектрический процесс, ослабляющий или прекращающий деятельность клетки, органа. В отличие от возбуждения торможение носит местный характер, не распространяется.

Физиологическая основа формирования концептуальной модели – это работа анализаторов, т.е. первых органов, с помощью которых человек осуществляет анализ раздражителей.

Анализатор — термин, введенный И.П. Павловым для обозначения функциональной единицы, ответственной за прием и анализ сенсорной информации какой–либо одной модальности. Различают зрительный, слуховой, тактильный, вкусовой, обонятельный, кинестетический (внутримышечный), темпера­турный и вестибулярный анализаторы.

Важнейшими для оператора является следующие анализаторы:

• зрительные (90%)

• слуховые (7%)

• тактильные (3-2,5%)

В анализаторе выделяют три отдела:

   1. Воспринимающий орган или рецептор, предназначенный для преобразования энергии раздражения в процесс нервного возбуждения. Вход рецеп­тора приспособлен к приему сигналов определенного вида (световых, звуковых, тепловых и так далее), что и является осно­вой квалификации анализаторов;

   2. Проводник, состоящий из афферентных нервов и проводящих путей, по которому импульсы передаются к вышележащим отделам центральной нервной системы;

   3. Центральный отдел, состоящий из релейных подкорковых ядер и проекционных отделов коры больших полушарий. (центр в коре больших полушарий головного мозга (мозговой конец))

   Кроме восходящих (афферентных) путей существуют нисходящие волокна (эфферентные), по которым осуществляется регуляция деятельности нижних уровней анализатора со стороны его высших, в особенности корковых, отделов.

Анализаторы человека являются единой, взаимосвязанной системой. Действия раздражителя на один из анализаторов вызывает не только его прямую реакцию, но и изменяет функционирование других.

Мозговой конец (МК) состоит из ядра и рассеянных по коре головного мозга отдельных элементов. Между МК и рецептором существует обратная связь – осуществляется через волокна. За счет ОС в рецепторах производится декодирование, т.е. воспроизведение того исходного состояния, которое возникает при взаимодействии рецептора с раздражителем.

В частности, возможностями и особенностями анализаторов человека опреде­ляются психофизиологические требования к орудиям труда. Рассмотрим подробнее некоторые важнейшие характеристики анализаторов, а также свойства зрительного, слухового и тактильного анализаторов. (Ведь именно от особенностей работы анализаторов зависит быстродействие и точность работы человека-оператора).

Как уже отмечалось выше, восприятие информации в основном осуществляется зри­тельным, слуховым и тактильным анализаторами. Остальные анализаторы в технических системах используются крайне редко, в особых ус­ловиях деятельности (например вестибулярный — в системе «летчик-самолет»). Основными характеристиками анализаторов является чувствительность, избирательность и адаптивность.

Диапазон чувствительности анализатора определяется интер­валом от минимальной до максимальной адекватно ощущаемой величины сигнала. Величина раздражителя, вызывающая едва заметное ощущение, называется нижним абсолютным порогом чувствительности, а максимальная величина раздражителя — верхним абсолютным порогом. Нижний абсолютный порог опре­деляет чувствительность анализатора, поскольку сигналы, ин­тенсивность которых меньше нижнего абсолютного порога, че­ловеком не ощущаются, а увеличение интенсивности сигналов выше верхнего абсолютного порога вызывает у человека болевое ощущение.

Избирательность анализатора заключается в его способности из множества раздражителей, одновременно действующих на человека, в зависимости от условий воспринимать и анализиро­вать только существенные раздражители, чем обеспечивается высокая помехоустойчивость, и быстродействие по анализу ин­формации. Благодаря избирательности анализаторов анализ большого количества информации человеком проводится в не­сколько раз быстрее, чем автоматическим устройством, посколь­ку компьютерная система предусматривает последовательный анализ всей информации без учета ее значимости.

В зависимости от условий окружающей среды анализатор может изменять диапазон чувствительности, например, переме­щением хрусталика глаза. Это свойство называется адаптацией. Адаптация характеризуется величиной изменения чувствитель­ности и временем, в течение которого она происходит.

В реальных условиях должны соблюдаться следующие требо­вания к сигналам-раздражителям:

• интенсивность сигналов должна соответствовать средним значениям диапазона чувствительности анализаторов;

• различие между сигналами должно быть больше опера­тивного порога различения, но не должно значительно превышать оперативный порог, т. е. составлять опти­мальную величину, обеспечивающую хорошую работо­способность и не вызывать утомления;

• наиболее значительные и ответственные раздражители следует располагать в тех зонах сенсорного поля, которые соответствуют участкам рецепторной поверхности с наи­большей чувствительностью.

Характеристики зрительного анализатора. Зрительным анали­затором воспринимается форма, цвет, яркость и движение пред­метов. Возможность различения предмета на фоне других пред­метов определяется его контрастностью.

Контрастность — это соотношение яркости предмета и фо­на. Различают прямой (яркость фона больше яркости предметов) и обратный (яркость предмета больше яркости фона) контрасты. Оптимальным считается контраст, находящийся в пределах 0.6...0.9. Необходимо, чтобы различие в яркости предмета и фо­на было в 10...15 раз больше порогового значения. Форма пред­мета воспринимается с учетом контраста и угловых или линей­ных размеров.

Эргономические требования к средствам отображения визу­альной информации устанавливают размеры и конфигурацию знаков, сигналов, углы их обзора и расстояния наблюдения, вид контраста изображения и окружающего фона, цвет свечений световых изображений, уровень яркости, частоту мельканий, скорость перемещений, условия внешней освещенности изобра­жения. Рациональное соответствие орудий труда зрительному, анализатору соблюдаются при следующих условиях:

• освещенность на рабочем месте оператора — 410 лк;

• яркость свечения индикатора на черно-белой электрон­но-лучевой трубке (ЭЛТ) — не менее 0,5 кд/м²;

• яркость свечения индикатора на цветной ЭЛТ не менее 10 кд/м²;

• оптимальная яркость индикатора на цветной ЭЛТ —170 кд/м²;

• контраст прямой оптимальный — 0,8...0,9;

• контраст прямой допустимый — 0,6...0,9;

• контраст обратный для самосветящихся индикаторов — не менее 0,2;

• время представления (индикации) сигнала — не менее 2 с;

• скорость движения сигнала при наличии опорного ори­ентира — 1...2 угловых минуты в секунду;

• скорость движения сигнала без опорного ориентира — 15...30 угловых минут в секунду;

• размеры знаков на экране 15...40 угловых минут;

• частота мельканий — не менее 50 Гц;

• ширина линии на экране — 1,15... 1,5 мм при расстоянии наблюдения соответственно 0,25... 1,5м.

Традиционно освещение рабочего места при работе с бумаж­ными носителями информации имеет высокий уровень обшей освещенности (700 лк и более). При считывании информации с ЭЛТ имеются следующие особенности:

1. Поверхность ЭЛТ расположена вертикально, что приводит к расположению линий зрения оператора на 20° выше, чем при работе с бумажными носителями. Поэтому увеличивается веро­ятность появления прямой блесткости от светильников и окон.

2. Любой уровень освещенности экрана ЭЛТ уменьшает контраст между изображением и фоном, так как яркость темных участков (фона) увеличивается сильнее, или яркость светлых участков.

3. Экран ЭЛТ искривлен и часто имеет высокий коэффици­ент отражения. Он играет роль зеркала, вызывая блесткость, так как свет ярких объектов, расположенных за оператором, и над ним отражается от экрана и попадает в глаза оператору. Эти от­ражения уменьшают контраст и могут частично или полностью искажать часть информации.

Исходя из этого, освещенность рабочего места с ЭЛТ и ин­формацией, записанной на бумажном носителе, должна состав­лять 400...500 лк, что существенно снижает контраст экрана, по сравнению с неосвещенным рабочим местом и затрудняет вы­полнения задания, но позволяет читать информацию с бумаги и переносить ее на магнитный носитель. При использовании ин­формации только с экрана ЭЛТ освещенность рабочего места может находиться в пределах 150...400 лк.

Характеристики слухового анализатора. Слуховой анализатор состоит из уха, слухового нерва и сложной системы нервных связей и центров мозга. Ухо воспринимает определенные часто­ты звука благодаря резонансу волокон мембраны и усилению сигналов средним и наружным ухом. Слуховой анализатор вос­принимает колебания частотой 16...20 000 Гц. Колебания часто­той ниже 16 Гц называют инфразвуком, а выше 20 000 Гц — ультразвуком. Ультра- и инфразвук оказывают влияние на орга­низм человека, но оно не сопровождается слуховым ощущением. Звук характеризуется интенсивностью, частотой и формой зву­ковых колебаний, которые отражаются в слуховых ощущениях как громкость, высота и тембр.

Интенсивность звука оценивается по звуковому давлению, ко­торое измеряется в Паскалях (давление, вызываемое силой 1 Н.Равномерно распределенной по площади 1 м² и нормальной к ней) или в динах на квадратный сантиметр (1 Па=10 дин/см ).

Громкость — это характеристика звукового ощущения, которая наиболее тесно связана с интенсивностью звука. Уровень громкости выражается в фонах, фон численно равен уровню звукового давления в децибелах для чистого тона частотой 1000Гц. Основными количественными характеристиками слухо­вого анализатора являются абсолютный и дифференциальный пороги. Нижний абсолютный порог соответствует интенсивно­сти звука (в децибелах), обнаруживаемого человеком с вероятно­стью 0,5; верхний порог — интенсивность, при которой возни­кают болевые ощущения. Между ними расположена область восприятия речи. Абсолютные пороги зависят от частоты и ин­тенсивности звукового сигнала. Верхний абсолютный порог со­ставляет 120...130 дБ, область восприятия речи — 60... 120 дБ.

Слуховой анализатор часто используется при проектирова­нии средств сигнализации об аварийной ситуации. Слуховая информация воспринимается человеком на 20...30 мс быстрее визуальной.

В соответствии со свойствами слухового анализатора в обо­рудовании для передачи уведомляющих сигналов необходимо использовать частоту 200...400 Гц с интенсивностью до 110 дБ, для аварийных сообщений — частоту 800...5000 Гц с интенсив­ностью 120 дБ. Длительность отдельных сигналов и интервалов между ними должна быть более 0,2 с, длительность интенсивных (предельно допустимых) сигналов не должна превышать 10 с.

Характеристики тактильного анализатора. Тактильный анализа­тор используется для получения информации о положении пред­мета в пространстве, о его форме, размерах, качестве поверхности и материалов. Функционирование тактильного анализатора осно­вано на свойстве кожи воспринимать температурные, химические, механические и электрические воздействия предмета или орудия труда. Наиболее часто тактильный анализатор используется для получения информации о состоянии оборудования путем анализа его вибраций. Абсолютная чувствительность тактильных анализа­торов на механическое воздействие определяется величиной ми­нимального давления, вызывающего ощущение.

Наибольшая чувствительность при восприятии вибраций на­блюдается при частоте 100... 300 Гц. Пространственная чувстви­тельность определяется минимальным расстоянием между двумя точками кожи, при раздражении которых возникает ощущение двух прикосновений. На основе пространственной чувствительности пальцев, составляющей 1...2.5 мм, происходит опознание органов управления. При помощи тактильного анализатора можно передавать до десяти уровней (градаций) сигнала. Так­тильный анализатор обладает быстрой адаптацией, приводящей к снижению абсолютного порога ощущения. В настоящее время тактильные анализаторы используются для контроля за работой оборудования (путем восприятия его вибраций), опознания ор­ганов управления и получения информации о вводе управляю­щих воздействий в систему управления (благодаря обратной свя­зи в штурвалах, выключателях и переключателях).

Распределение информации между воспринимающими каналами человека

Таким образом, информация между воспринимающими каналами человека должна распределятся на основе психологических восприятия информации различными анализаторами. Необходимо также учитывать взаимодействие и взаимное влияние анализаторов, их устойчивость к воздействию различных факторов среды: гипервесомости и невесомости, вибрации, гипоксемии, изменение способности к восприятию информации в процессе длительной работы и др. Весьма существенное значение имеет вид информации, условия ее приема, а также характер деятельности оператора.

Выбор канала восприятия в зависимости от вида информации.

Передача количественной информации. Для передачи количественной информации используются зрительный, слуховой и кожный каналы восприятия. Выбор канала обусловливается числом градаций признака.

1. Зрительный канал обеспечивает наибольшую точность определение величины признака, особенно при использовании цифровых кодов, шкал, изменений положений указателей приборов. Он позволяет сравнивать и измерять информацию одновременно по нескольким признакам. Наименьшая точность наблюдается при кодировании величины яркостью.

2. Слуховой канал по точности восприятия количественной информации может конкурировать со зрительным только при передаче количественной информации в виде речевых сообщений. Точность приема количественной информации, закодированной с помощью частоты или интенсивности звукового сигнала, повышается при использовании эталона сравнения. Человек способен воспринять до 16 - 25 градации тональных сигналов, различающихся по высоте или громкости.

3. Кожный канал при передаче количественной информации значительно уступает зрительному и слуховому каналу. С его помощью можно передать более 10 градаций величины за счет использования частоты вибротактильных или электрокожных сигналов (после соответствующей тренировке).

Передача многомерных сигналов

Использование многомерных сигналов, различающихся по нескольким признакам, способствует более экономной передаче информации. С точки зрения возможности приема многомерной информации различные воспринимающие каналы человека не являются идентичными.

1. Зрительный канал, обладающий хорошо выраженными аналитическими свойствами, позволяет одновременно использовать несколько признаков в сигнале. Информация для этого канала восприятия может быть закодирована одновременно с помощью интенсивности и цвета световых раздражителей, формы, площади, пространственного расположения сигналов, отношений их отдельных параметров. Способность к поэлементному анализу большого числа отдельных составляющих сложного сигнала позволяет воспринимать с помощью этого канала большой объем информации, несмотря на то, что по шкалированию некоторых из них (например, интенсивности, частоты). Зрительный анализатор не обладает выраженными преимуществами по сравнению с другими анализаторами. Значительно повышает пропускную способность данного канала по отношению к многомерным кодовым сигналам синтез различных компонентов сигналов в единый зрительный образ. В этом отношении большую роль играет наличие возможности одновременного восприятия нескольких пространственно разобщенных зрительных образов.

2. Слуховой канал позволяет использовать при передаче многомерных звуковых сигналов интенсивность и частоту, тембр и ритм. Распределение частот по октавам и модулирование звуковых сигналов также повышает их распознаваемость. Однако общий набор сигналов и возможность варьирования ими для этот анализатора меньше, чем для зрительного. Значительно ограничивает использование этого каната трудность приема и анализа информации, поступающей одновременно более чем от одного источника сигналов.

3. Кожный канал обладает меньшими возможностями для приема многомерных сигналов, чем два предыдущих. При передаче по нему многомерных сигналов практически могут быть использованы частота сигналов и их пространственная локализация.

Передача информации о положении объектов в пространстве

1. Зрительный канал дает самую полную информацию о положении наблюдаемых объектов в пространстве (по трем координатам). Большая точность в оценке пространства и пространственны отношений обеспечивается за счет выраженной аналитической способности зрительного анализатора, константности восприятия, визуализации представлений, широкой возможности оперирования пространственными зрительными образами.

2. Кожный канал при передаче этой информации можно поставить на второе место. Он обеспечивает определение положения объекта в пространстве по двум координатам при непосредственном соприкосновении с объектом и при дистанционном определении положения его в пространстве за счет искусственных кодовых признаках. Такими кодовыми признаками могут быть частота вибротактильных или электрокожных сигналах и их локализация. Применения для этого изменение амплитуды, величины и площади давления тактильных сигналов ограничивается быстрым развитии адаптации в тактильном анализаторе.

3. Слуховой канал при бинауральном восприятии обеспечивает высокую точность определения направление на источник звука. Когда же применяется искусственный код (обычное изменение частоты акустического сигнала, его тона), точность локализации оказывается ниже, чем при использовании зрительного и кожного анализаторов. В основном, в этом случае с помощью слухового анализатора можно определять изменение положения объекта в пространстве только по одной координате.

Восприятие времени

Точность восприятия временных интервалов зависит от их длительности, от того, заполнены они или не заполнены раздражителем и от ряда других причин. Наибольшая точность отмечается при оценки заполненных временных интервалах.

1. Слуховой канал обеспечивает наибольшую точность в оценке временных характеристик сигналов (их длительности, темпа, ритма и т.п.). Ошибка в воспроизведении 3-, 5-, 10- секундных заполненных временных интервалов составляет при использовании слухового анализатора 1.2 - 4.7 % заданных стандартов.

2. Кинестетический канал также может успешно использоваться для передачи информации по параметру длительности. При поступлению по этому каналу заполненных временных интервалов длительностью в 4.8 и 9.1 с., ошибка в точности воспроизведении колеблется в пределах 6.4 - 16 %.

3. Тактильный канал по точности оценки времени занимает третье место. Ошибка точности воспроизведения 5, 10 - секундных интервалов при использовании этого анализатора составляет 7.4 - 24.8 % определяемых величин. 4. Зрительный канал обеспечивает наименьшую точность передачи временной информации. Пир поступлении сигналов в этот канал наблюдается меньшая точность и большая флюктуация в оценке длительности временных интервалов, чем при поступлении их по слуховому, кинестетическому и тактильному каналам. Ошибка в точности воспроизведения 3-, 5- и 10- секундных интервалов времени при использовании зрительного анализа составляет 13.8 - 18 % стандарта, а флюктуация - 1.2 - 2.9 с.

Передача информации об аварийных ситуациях

Сигналы, несущие информацию об аварийных ситуациях, можно подразделить на предупреждающие и сигналы, свидетельствующие об аварии и переключающие человека на деятельность по новому алгоритму. Предупреждающие сигналы не должны нарушать заданного режима рабочей деятельности. Следствием аварийных сигналов должно быть изменение алгоритма работы для предотвращения развития аварийной ситуации и восстановления нормального функционирования системы. Для передачи предупреждающего сигнала можно использовать любой канал связи ( зрительный, слуховой, тактильный). Выбор его зависит от структуры деятельности, загруженности того или иного анализатора и вида алгоритма, на который должен быть переключен оператор. Выбор канала связи для передачи аварийного сигнала обусловливается тем, что сигнал должен быть обязательно и немедленно воспринят при любых обстоятельствах, не зависимо от характера работы.

1. Слуховой канал восприятия при передачи информации об аварийном состоянии имеет те преимущества, что слуховой анализатор обладает выраженной способностью к экстренной мобилизации. Звуковой сигнал хорошо воспринимается независимо от местоположения его источника по отношению к оператору. Отрицательным свойством длительного интенсивного звукового сигнала его выраженное тормозное влияние на высшую нервную деятельность.

2. Зрительный канал восприятия при передаче аварийной информации является также достаточно эффективным. Недостатком его является то, что источник информации обязательно должен находиться в поле зрения. Особенно важное значение приобретает канал в условиях интенсивного шум.

3. Кожный канал восприятия также может быть использован при подаче аварийных сигналов. При передаче аварийного сигнала в некоторых случаях может использоваться болевая чувствительность, однако данный вопрос требует дополнительно изучения.

Быстродействие различных видов анализаторов человека-оператора

Тактильный 0.09-0.22 секунды

Слуховой 0.12-0.18 с

Болевой 0.13-0.89 с

Зрительный 0.15-0.22 с

Температурный 0.28-1.6 с

Обонятельный 0.31-0.39 с

Вестибулярный 0.4 с

Лекция № 3. Сущность, факторы, показатели и динамика работоспособности

Способность человека к целесообразной деятельности может оцениваться тремя основными характеристиками: дееспособно­стью, трудоспособностью, работоспособностью. Дееспособность — это общая способность формировать целесообразную дея­тельность, понимать значение своих действий, управлять ими, совершенствовать их. Иначе говоря — это способность само­стоятельно осуществлять различные формы целесообразной дея­тельности. Трудоспособность — это состояние здоровья, позво­ляющее человеку выполнять работу определенного объема и ка­чества. Трудоспособность может снижаться с возрастом в резуль­тате старения организма, утрачиваться временно в случае забо­левания, утрачиваться постоянно (полностью или частично) в результате бытовой или производственной травмы, хронического заболевания или отравления. По-существу, дееспособность и трудоспособность характеризуют потенциальные возможности человека к достижению цели деятельности. При реализации этой цели, в процессе труда, человек выполняет конкретные действия, в конкретных условиях, испытывая конкретные физические и нервные нагрузки в течение определенного времени — и здесь основной характеристикой выступает его работоспособность.

Испытывая различные нагрузки в процессе труда, расходуя физическую и нервную энергию, организм человека приспосаб­ливается к ним: меняется функционирование нервной и мы­шечной систем, дыхание, кровообращение, обмен веществ - происходит изменение и усложнение психофизиологических процессов. По утверждению академика И. П. Павлова, для вы­полнения трудовых функций должно начаться много «новых процессов: и новое дыхание, и новое сердцебиение, новая сек­реция и т. д.»

Иначе говоря, необходимо физиологическое и психологическое обеспечение трудовой деятельности, когда согласованно действу­ют все системы организма — рецепторы, нервные клетки, мыш­цы, сосуды, железы, качество и длительность действия которых определяют работоспособность человека.

Работоспособностью называют способность человеческого орга­низма изменять течение физиологических и психических функций и в соответствии с этим выполнять определенную деятельность с требуемым качеством в течение некоторого периода времени.

На разных уровнях исследования жизнедеятельности орга­низма работоспособность проявляется по-разному. На внешнем, деятельном уровне — как процесс и результат целесообразной деятельности: преобразование предмета труда, выполнение дей­ствий по обслуживанию, обработка информации и т. п. На нейрофизиологическом уровне — как процесс возбуждения, обеспе­чивающий связь рецепторов, нервных центров, нервных про­водников и мышц исполнительных органов. На молекулярном, внутриклеточном уровне — как процесс преобразования энергии химических веществ, которая обеспечивает процесс возбужде­ния. Таким образом, с физиологической точки зрения работо­способность можно определить как способность той или иной функционирующей единицы организма (клетки, железы, мыш­цы) к преобразованию одного вида энергии в другой.

Исходный уровень работоспособности человека зависит по преимуществу от субъективных факторов: тип нервной системы (прежде всего силы процессов возбуждения и торможения); мышечной силы и выносливости, определяющих способность развивать и поддерживать мышечное усилие; состояния здоро­вья; уровня профессионального мастерства и тренированности, обусловливающих способность концентрации нервной энергии и мышечных усилий, нахождение более рационального, «энергетически экономного» способа выполнения работы; наличия положительной трудовой мотивации, интереса к содержа­нию работы и заинтересованности в достижении ее целей; возраста, эмоционального состояния работника и т. п.

По мере увеличения уровня и продолжительности нагрузок в процессе труда на протяжении смены, недели, года работоспособность изменяется, причем в довольно широком диапазоне. В соответствии с рекомендациями Международной организации труда, исследованиями НИИ труда к факторам, определяющим изменение работоспособности в процессе трудовой деятельно­сти, относят следующие:

• физические усилия (перемещение грузов, поддержание тя­жестей, нажатие на предмет труда и органы управления);

• нервное напряжение (сложность расчетов, особые требования к качеству работ, сложность управления оборудованием, опасность для жизни и здоровья, особая точность работ);

• темп работы (количество трудовых движений в единицу времени);

• рабочее положение (положение тела человека и его орга­нов — удобное, ограниченное, неудобное, неудобно-стесненное, очень неудобное);

• монотонность работы (многократное повторение однооб­разных кратковременных операций, действий, циклов);

• температура, влажность, тепловое излучение в рабочей зоне;

• загрязненность воздуха (наличие и качество примесей в 1 м³ воздуха рабочей зоны);

• производственный шум (наличие, частота, сила звука);

• вибрация, вращение, толчки;

• освещенность в рабочей зоне.

Можно отметить, что среди перечисленных факторов выде­ляются те, которые связаны с содержанием деятельности и те, которые определяются внешними условиями ее осуществления. Первые определяют расходование энергии на осуществление рабочих действий, вторые — расход энергии на поддержание жизнедеятельности организма и сопротивление негативным воз­действиям со стороны внешней среды.

Можно утверждать, что работоспособность человека является физиологической основой производительности труда, а обеспе­чение высокой устойчивой работоспособности — одно из важ­нейших направлений повышения производительности. Следова­тельно, необходимо найти методы оценки уровня и динамики работоспособности, влияния ее изменения на производитель­ность труда, чтобы иметь возможность определить последствия совершенствования факторов, воздействующих на работоспо­собность, оптимизации режимов труда и отдыха, внедрения эр­гономических мероприятий.

Существует ряд методов измерения работоспособности по частным показателям. Наиболее применим на предприятии ста­тистический метод, основанный на изучении результатов труда либо затрат времени на одно изделие, операцию (штучное вре­мя). Здесь широко применяется хронометраж и фотохрономет­раж. Определяют выработку или величину грузопереработки за каждые час или 30 мин смены, изменение штучного времени или процента брака за аналогичные временные отрезки. Если в течение рабочей смены не было технических или организацион­ных неполадок, то все колебания указанных показателей отра­жают изменения работоспособности.

В дополнение к этому методу используется метод субъектив­ных оценок, состоящий в выявлении проявления чувства устало­сти у работников на основе анкет и опросов. Существует мето­дика специального опроса рабочих, при которой величина уста­лости (снижения работоспособности) оценивается в баллах (отсутствие усталости — 0, легкая усталость — 1, средняя — 2, сильная — 3, очень сильная - 4 балла). По данным НИИ труда усталость к концу смены среди рабочих более 90 наиболее рас­пространенных профессий колеблется в диапазоне 0,5 — 2,9 балла. Прежде всего данный метод целесообразно применять для определения достоверности выборки, т. е. выделения имен­но тех групп работников, работоспособность которых подверже­на существенным колебаниям на протяжении смены. Самостоя­тельно данный метод практически не используется.

Специалисты в области физиологии и психологии труда применяют ряд специфических методов. Энергетический метод отражает изменение уровня расхода энергии на работах, тре­бующих значительных физических усилий. С помощью прибо­ров — спирографов, спирометаболографов и газоанализаторов исследуются изменения внешнего дыхания и легочного газооб­мена (поглощение кислорода и выделение продуктов распада). Психофизиологические методы основаны на оценке изменений работоспособности по изменениям показателей пульса, темпера­туры тела, кровяного давления, частоты дыхания, мышечной силы и выносливости. Так, установлено, что при тяжелой работе мышечная сила к концу смены убывает на 6—12%. Помимо этого, изучается изменение показателей функционального со­стояния нервной системы, деятельности органов чувств (остроты зрения, порога слышимости), нервно-мышечной координации, зрительно-моторной реакции, исследуются с помощью специ апьных тестов и таблиц отклонения в концентрации и устойчи­вости внимания, функциях логического мышления и т. п.

Суть использования частных показателей заключается в по­строении «кривой работоспособности». Кривая работоспособно­сти — это график изменения технико-экономических или пси­хофизиологических показателей, по которым можно судить о количественном и качественном уровне профессиональной дея­тельности и функциональном состоянии исполнителя работы. Иначе говоря — это график, наглядно отражающий изменение работоспособности во времени. На оси абсцисс откладываются интервалы времени (1час или 30 мин), на оси ординат — значе­ния показателей.

Для того чтобы выяснить, как изменилась работоспособность после внедрения мероприятий по ее повышению, необходимо, определить показатель ее уровня. Существуют два основных ме­тода определения интегрального (обобщенного) показателя ра­ботоспособности, разработанные в НИИ труда. В обоих методах работоспособность оценивается как величина, противоположная утомлению:

R=100-У

где R — уровень работоспособности;

У — показатель утомления в условных (относительных) единицах.

Первый метод основан на использовании данных физиологи­ческих исследований, позволяющих оценивать функции зритель­ного анализатора (показатель критической частоты слияния мель­каний), возбудимости центральной нервной системы (показатель времени простой условно-двигательной реакции на световой или звуковой раздражитель), мышечной силы кисти правой руки и мышечной выносливости. Данные исследований объединяются в сводной карте, по каждому показателю рассчитывается обобщен­ный коэффициент, затем — средний по всем показателям как среднеарифметическая величина. Показатель утомления опреде­ляется в относительных единицах как

— интегральный показатель, рассчитанный на основе предпоследнего измерения (за 1,5 ч до конца работы);

— то же по окончании работы.

Естественно, этот метод требует специальных психофизио­логических исследований и может применяться только с при­влечением соответствующих специалистов.

Второй метод интегральной оценки уровня работоспособно­сти основан на изучении факторов, влияющих на него и их от­клонений от нормативных значений. В основе этого метода ле­жит определение интегрального показателя тяжести труда, при­меняемого также для установления льгот и компенсаций за не­благоприятные условия труда.

Зависимость между интегральным показателем тяжести труда и утомлением выражается уравнением:

где И_т— интегральный показатель тяжести труда в баллах;

15,6 и 0,64 — коэффициенты регрессии.

Определив показатель уровня работоспособности в относи­тельных единицах по указанным методикам, можно установить изменения производительности труда за счет изменения уровня ра­ботоспособности.

Пусть до внедрения некоего комплекса мероприятий И_т = 47,7; после внедрения - 35,3 балла. Тогда

Соответственно, уровень работоспособности в базовом и от­четном периодах составит:

R_баз=100-50=50

R_отч=100-30,8=69,2

Прирост производительности труда может быть определен по формуле

Поправочный коэффициент 0,2 отражает усредненную зави­симость между ростом работоспособности и повышением производительности труда (с учетом организационных и технических ограничений и помех в части повышения производительности).

Итак, мы выяснили, что работоспособность есть величина, изменяющаяся под воздействием ряда факторов. Существуют некоторые общие закономерности колебания работоспособности в течение смены, суток, недели, года.

Динамика работоспособности на протяжении рабочей смены Я характеризуется наличием ряда выраженных фаз (рис. 1)

Рис. 1. Динамика работоспособности на протяжении смены.

I. Дорабочее состояние или «оперативный покой». Эта фаза ха­рактеризуется большей или меньшей степенью готовности орга­низма к труду. Возможен ряд форм проявления этой фазы:

• активная готовность к работе (в этом случае данная фаза иногда называется «фаза мобилизации»). Прибытие на рабочее место, подготовка его к работе действуют на ор­ганизм как условные раздражители — еще до начала ра­бочих действий формируется повышенный тонус клеток коры полушарий головного мозга, повышается подвиж­ность нервных процессов, возрастает тонус мышц, проис­ходят умеренные изменения в состоянии вегетативных функций (увеличивается потребление кислорода, усили­вается обмен веществ и кровоток);

• лихорадочное состояние (сильное, чрезмерное возбуждение нервной системы);

• предрабочая апатия, вызванная отсутствием трудовой мо­тивации, негативным отношением к работе, проблемами со здоровьем, эмоциональным состоянием.

II. Фаза срабатывания. В это время идет постепенное вхож­дение в конкретную производительную работу. Динамический стереотип постепенно приобретает утраченные за время переры­ва в работе свойства, идет настройка нервных центров и функ­циональных систем организма на необходимый для работы уро­вень активности и скорости нервных процессов. В самом начале данной фазы иногда выделяют «фазу первичной реакции», кото­рая характеризуется кратковременным снижением почти всех показателей функционального состояния организма. Дело в том, что в момент начала деятельности резко изменяется характер поступающих в нервную систему раздражителей, что вызывает, кратковременный процесс торможения.

Во время фазы врабатывания организм еще не вполне адек­ватно реагирует на структуру и величину рабочих нагрузок: ре­акция как бы гипертрофирована, сила ее больше, чем это необ­ходимо. В связи с этим фазу врабатывания называют иногда фа­зой гиперкомпенсации. Происходит поиск оптимального режи­ма работы и постепенно организм вырабатывает наилучшие ре­акции на внешние раздражители.

III. Фаза устойчивой работоспособности на высоком уровне (или фаза компенсации). Физиологические функции достигают устойчивого и постоянного уровня. Основная функциональная система, т. е. рефлекторные акты, составляющие трудовую дея­тельность, приобретает свойства рабочей доминанты. Рабочий динамический стереотип восстановлен и закреплен на высоком уровне. Для этой фазы характерны ритмичность, координированность движений, высокая выработка и качество работы.

IV. Фаза снижения работоспособности в результате развиваю­щегося утомления (или фаза субкомпенсации). Рефлексы замед­ляются, снижается внимание, растет количество лишних движе­ний и число ошибок, ухудшаются технико-экономические пока­затели. Рабочий динамический стереотип нарушается.

Во второй половине смены для динамики работоспособности характерны те же фазы с небольшими изменениями. Поскольку перерыв в работе меньше, чем между сменами, фаза врабатыва­ния начинается с более высокого уровня и короче по продолжи­тельности. В связи с накопившимся утомлением фаза устойчи­вой работоспособности менее продолжительная и уровень ее ниже. Утомление развивается быстрее, падение работоспособно­сти выражено более ярко. Иногда в конце смены может возни­кать специфическое состояние — «фаза конечного порыва» V. Это — срочная мобилизация дополнительных резервных сил организма через мотивационную, волевую сферу, обусловленная либо необходимостью во что бы то ни стало закончить работу, либо связанными с окончанием рабочего дня положительными, эмоциями. «Конечный порыв» проявляется в резком повышении уровня выработки.

Следует отметить, что если в фазе падения работоспособно­сти (субкомпенсации) работа не прерывается, то организм вы­нужден задействовать и истощать вспомогательные резервы. В этом случае развивается «фаза декомпенсации» — неуклонное ухудшение функционирования всех систем организма. Появля­ются выраженные вегетативные нарушения (сердцебиение, уча­щение дыхания), изменение памяти, внимания, ослабление ин­теллектуальной деятельности. При дальнейшем продолжении деятельности фаза декомпенсации может перейти в «фазу сры­ва». Для нее характерны ярко выраженные неадекватные реак­ции организма на сигналы внешней среды, падение работоспо­собности вплоть до невозможности продолжать работу. Возмож­но нарушение деятельности внутренних органов, обмороки, вплоть до состояния коллапса. В итоге может потребоваться не просто длительный отдых, но и лечение.

Работоспособность колеблется и по дням недели, в целом, повторяя сменную кривую. В первый день она относительно низкая (врабатывание), в течение второго-четвертого дней нахо­дится на высоком устойчивом уровне, для пятого и шестого дня характерно снижение работоспособности.

Работоспособность подвержена существенным суточным коле­баниям. Это связано прежде всего с выработанными тысячеле­тиями закономерностями суточных колебаний биологической жизнедеятельности человеческого организма, своего рода динами­ческим стереотипом жизнедеятельности. Так, при работе ночью Двигательные функции организма мобилизуются в необходимой мере, а более инертные вегетативные — остаются на уровне ноч­ного снижения активности. При таком рассогласовании общее состояние организма ухудшается, работоспособность снижается.

Повышенная работоспособность характерна для периодов с 6 ч утра до 15 ч дня, с максимумом с 10 до 12 ч дня и после­дующим снижением. Начиная с 15 ч, работоспособность снова повышается и с 22 ч начинает понижаться, доходя до минимума к 3 ч ночи. Повседневная практика обнаруживает индивидуальные различия в суточной динамике работоспособности: образно говорят о людях — «жаворонках», работоспособных с раннего утра и «совах», которые могут интенсивно и плодотворно тру­диться по преимуществу вечером. Исследования специалистов показывают, что эти различия имеют под собой объективную физиологическую основу.

Специалисты отмечают и сезонные колебания работоспособ­ности: более высокий ее уровень в период конца весны — нача­ла осени и существенное снижение в зимние месяцы. Это объ­ясняется как внешними факторами (изменения в погоде, структуре питания, световом дне, солнечной активности), так и внутренними, такими как сезонные изменения в деятельности эн­докринной системы.

В задачу проектирования системы «человек-техника-среда» и совершенствования организации труда входит создание условий для «выравнивания кривой работоспособности», т. е. повышение ее максимального уровня и увеличения доли фазы устойчиво? работоспособности в сменном времени. Это достигается путем совершенствования всех факторов, влияющих на исходный уро­вень и динамику работоспособности: укрепление здоровья ра­ботников и профилактика заболеваний; повышение квалифика­ции; создание позитивной трудовой мотивации и благоприят­ного социально-психологического климата в коллективе; эрго­номическое обоснование приемов и методов труда, организации рабочего места и его оснащения; улучшение условий труда и по­вышение его содержательности; внедрение рациональных режи­мов труда и отдыха и т. п.

Нами рассмотрена оценка влияния изменения уровня рабо­тоспособности на производительность труда. Несколько иначе оценивается влияние на производительность изменения доли фазы устойчивой работоспособности в сменном фонде времени:

где Ппт — прирост производительности труда, %;

УРбаз и УРотч - доля фазы устойчивой работоспособности в сменном фонде времени до и после внедрения некоторого мероприятия, соответственно; 0,2 — эмпирический коэффициент, характеризующийсвязь между повышением работоспособности и ростом производительности труда.

Так, если в результате внедрения нового режима труда и от­дыха доля фазы устойчивой работоспособности возросла с 0,4 до 0,65 сменного времени, прирост производительности труда со­ставит:

Лекция № 4. Характеристики человека-оператора. Психическая напряженность

Автоматизация и механизация производства, резкое увеличение скорости и объема производственных, информационных и социальных взаимодействий в современном мире предъявляют к человеку-оператору повышенные требования.

На характер и уровень реализации деятельности оператора значительное влияние оказывают внешние и внутренние условия, в которых она протекает. Поэтому важное место в исследовании профессиональной деятельности занимает изучение влияния на нее различных объективных и субъективных факторов, составляющих эти внешние и внутренние условия. Кроме этого, параметрами деятельности оператора являются предметное содержание и задачи деятельности.

Деятельность – это активное взаимодействие человека со средой, в котором он достигает сознательно поставленной цели, возникшей в результате появления у него определенной потребности, мотива

Профессиональная деятельность человека, ее состав, стратегия и уровень реализации определяются прежде всего предметным содержанием и той задачей, на решение которой направлена данная деятельность. Как один из видов «особенной» деятельности, профессиональная деятельность в этом смысле полностью соответствует определению, данному А. Н. Леонтьевым в книге «Деятельность. Сознание. Личность» (Леонтьев, 1977, с. 102): «Отдельные конкретные виды деятельности можно различать между собой по какому угодно признаку: по их форме, по способам их осуществления, по их эмоциональной напряженности, по их временной и пространственной характеристике, по их физиологическим механизмам и т. д. Однако главное, что отличает одну деятельность от другой, состоит в различии их предметов. Ведь именно предмет деятельности и придает ей определенную направленность».

Действие имеет подобную деятельности структуру: цель – мотив, способ – результат. Различают действия: сенсорные (действия по восприятию объекта), моторные (двигательные действия), волевые, мыслительные, мнемические (действия памяти), внешние предметные (действия направлены на изменение состояния или свойств предметов внешнего мира) и умственные (действия, выполняемые во внутреннем плане сознания).

Основными показателями деятельности человека-оператора являются следующие: