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. Заваловой, 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.Н. 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?

б. 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 инженерно-психологических подходов к автоматизации?