Методи відображення, опису й аналізу діяльності оператора

Останнім часом в інженерній психології здійснюється ак­тивний пошук шляхів збору, систематизації і аналізу інже­нерно-психологічних даних про діяльність оператора та си­стеми «людина—машина» з метою подальшого їх викорис­тання у процесі проектування і оцінки СЛМ.

Сьогодні застосовується надзвичайно велика кількість методів, зокрема:

- вивчення технічної документації і обладнання системи;

- спостереження за діяльністю оператора;

- реєстрація об'єктивних показників діяльності;

- експериментальне дослідження елементів діяльності;

- аналіз помилок оператора;

- експертна оцінка окремих показників діяльності;

- бесіда з операторами.

Розглянемо сутність кожного з наведених методів.

Метод вивчення технічної документації і обладнання дає змогу ознайомитися з завданнями, котрі повинен вирішува­ти оператор, та умовами його діяльності. На основі вивчен­ня технічної документації та інструкцій з обслуговування системи складається перелік функцій та обмежень її вико­ристання. Виходячи з цього, визначаються функціональні обов'язки оператора, його підпорядкованість вимогам і об­меження його дій. До того ж з'ясовуються режими роботи оператора, деталізуються правила і спеціальні вказівки, яких він повинен дотримуватись у процесі діяльності, наводяться певні запобіжні заходи проти помилок. Крім відомостей із технічної документації, можуть бути отримані додаткові відо­мості з робочих журналів та іншої звітної документації.

З допомогою цього методу можна скласти загальне уяв­лення про завдання оператора, ступінь їхньої складності, умови діяльності, режими роботи, характер помилок і про­фесійних захворювань.

Метод спостереження за діяльністю оператора найефек­тивніший тоді, коли діяльність оператора має переважно руховий характер. Він дає змогу (примати відомості щодо та­ких аспектів діяльності оператор;

- джерел інформації;

- характеру наведеної інформації: модальностей сигналів, систем кодування, значущості, інформаційного навантаження, особливостей сприймання, впливу різних перешкод тощо;

- характеру введення керуючих дій: особливостей моторного входу, антропометричних і біомеханічних характерис­тик, опору органів управління і необхідних зусиль опера­тора в його робочій позі;

- рівня напруженості і втомленості оператора за його емоційними реакціями, поведінкою, рухами, концентрацією уваги тощо;

- зовнішніх умов діяльності, які характеризуються ступенем впливу різних факторів — від санітарно-гігієнічних до розмірів функціональних приміщень.

Спостереження може проводитися візуально і за допо­могою спеціальної апаратури.

Слід зауважити, що присутність спостерігача впливає па структуру діяльності оператора,

Метод реєстрації об'єктивних показників діяльності потре­бує застосування спеціальної апаратури, яка фіксує різні дії, рухи оператора і пов'язані з цим технічні параметри системи, а також психофізіологічні характеристики самого оператора.

За допомогою цього методу можна отримати різні показники роботи і життєдіяльності оператора, і що дуже важ­ливо — в реальних умовах його діяльності. Втручання до­слідника в роботу оператора (підключення датчиків) може бути зведене до мінімуму за рахунок використання сучас­них записувальних систем.

Метод експериментального дослідження елементів діяль­ності відрізняється від попереднього тим, що експеримен­татор не фіксує процес (метод спостереження) або резуль­тати діяльності, а сам задає програму дій, котра відрізняєть­ся від робочої програми. Такі дослідження переважно здій­снюються в лабораторних умовах, тому що мета їх поля гас у з'ясуванні окремих залежностей, закономірностей між пев­ними показниками роботи оператора. Якщо ці дослідження проводяться під час основної роботи оператора — профе­сійних завдань з управління СЛМ, — то використовується метод додаткових завдань — вирішення додаткових, екс­периментальних задач, пов'язаних із сенсомоторними реак­ціями, арифметичними або логічними діями, При цьому його діяльність оцінюється за результатами вирішення ос­новних і додаткових завдань.

Метод аналізу помилок оператора побудований на систе­матизації та аналізі помилок і відмов оператора. Для цього необхідним є визначення змісту помилок, причин їхньою виникнення, місця них помилок у структурі діяльності, можливостей оператора щодо своєчасного їх виявлення і по­дальшого виправлення, а також нейтралізації їх негативного впливу, Під час аналізу помилок спеціально виділяють ті, що пов'язані з роботою технічних систем, і окремо — по­в'язані з діяльністю оператора, На наступних етапах отри­мані дані піддягають статистичній обробці і використову­ються при аналізі діяльності оператора.

Метод експертних оцінок застосовують, коли неможливо послуговуватись об'єктивними методами. Для експертних оцінок вибирають досвідчених операторів, які мають відпо­вісти па серію стандартних, спеціально розроблених питань, До того ж передбачені різні системи відповідей; довільна форма, вибір одного з варіантів або кількісна оцінка в ме­жах заданої шкали, Останні два варіанти відповідей більш бажані, оскільки отримані однорідні дані підлягають стати­стичній і машинній обробці.

Метод бесіди з оператором використовується тоді, коли певні елементи діяльності не піддаються інструментальній об'єктивній оцінці, але виразно відображені у свідомості оператора. В бесіді беруть участь різні за професійною підго­товкою оператори, завдання яких відповісти на конкретні запитання, У цих випадках відповіді можуть стандартизува­тися і піддаватися подальшій статистичній обробці. У «віль­ній» бесіді кожне наступне запитання може залежати від відповіді на попереднє. До того ж сама відповідь оператора не обмежена стандартними «рамками», які патякають па певну відповідь. Такі умови сприяють відтворенню елементів діяльності оператора, хоча і створюють певні труднощі при обробці даних.

Варто зауважити, що метод бесіди застосовують і як до­поміжний до всіх описаних вище методів.

При здійсненні аналізу діяльності вона поділяється на

окремі компоненти за відповідними спеціально обраними критеріями і ознаками залежно від поставленої мити. Щодо операторської діяльності передбачається;

- аналіз існуючої діяльності для її оцінки і оптимізації;

- аналіз існуючої або гіпотетичної діяльності для її оновлення, удосконалення;

- аналіз існуючої або формуючої діяльності з метою її мо­делювання.

Щоб проаналізувати той чи інший вид діяльності оператора, необхідно зробити її опис як на рівні системи, так і па рінні окремих операцій.

Опис діяльності оператора на рівні системи застосовуєть­ся за необхідності розкриття і відображення тільки загаль­них психологічних особливостей, які характеризують діяль­ність у цілому: її організацію, композицію, структуру, склад тощо, Для опису на цьому рінні характерні різні методи відображення переліку функцій оператора, характеру його зв'язків з технічною системою, а також умов, у яких вико­нуються ці функції і відбувається взаємозв'язок. Розглянемо деякі з цих метолів.

Метод опису переліку функцій в основі своїй має вербаль­ний перелік і опис дій оператора, їхніх зовнішніх проявів і пов'язаних з ними психологічних процесів. Для отримання необхідних даних спочатку складається загальний, стандар­тизований перелік функцій, які, можливо, виконуватиме оператор у системі управління.

Потім для кожної задачі, з урахуванням режиму роботи СЛМ, відзначаються ті функції, які фактично буде викону­вати оператор. На основі проведеного аналізу складається перелік основних функцій, то їх частіше за все викопує оператор,

У спеціальних таблицях указують основні функції, ймо­вірність їх виконання, часові й точнісні показники, характер помилок, а також рівень напруженості роботи оператора.

Приклад можливого розподілу функцій було запропоно­вано Дж. Рабідо 1100), згідно з яким функції оператора були поділені па такі групи: перцептивні, опосередковані, комуні­кативні і моторні.

Метод багатомірно-вагового опису розроблений В, О, Бодровим, Г. М. Зараковським та В. І.Медведєвим |! 64| і спря­мований теж на опис функцій оператора, але з урахуванням їхньої значущості у діяльності оператора і характеру їхнього взаємозв'язку.

Для застосування цього методу потрібно виділити всі показники діяльності та всі фактори, які суттєво впливають на її перебіг, і ввести їх у єдину схему,

При цьому ступінь впливу цих показників і факторів не­обхідно представити в єдиних безрозмірних величинах, на­приклад у вагових коефіцієнтах або Палах. Тільки за такою схемою можна зробиш багатомірно-ваговий опис діяльності оператора.

Метод просторово-організаційного опису базується па встановленні та аналізі взаємозв'язків між операторами і технічними елементами системи. Такий аналіз здійснюється за схемою, на якій з одного боку зображені технічні елементи системи, а з другого оператори. За допомогою різного виду стрілок кодується характер зв'язків, їхня спря­мованість, значущість, а цифри біля стрілок — частота ви­користання даного зв'язку, Приклад такої схеми представ­лений на рис, 19.

—————> - дія оператора

–––––––––► - значуща дія оператора

–– –– –– –– > інформація для оператора

▬ ▬ ▬ ­­­­▬ ► значуща інформація для оператора

‑ ‑ ‑ ‑ ‑ ‑ ‑ ‑ ‑ ‑ ‑ ‑ ‑ ‑ ‑ > інформація між технічними конструкціями

Рис. 19

Опис просторової Організації системи (арабські цифри позначають частоту окремих тяжій, римські — їх значущість)

За допомогою подібних схем можна визначити окремі групи або блоки, більш «завантажені», характер зв'язку а також ііослідоііність використання технічних засобів. До того ж картина інформаційного обміну може бути розгорнуті У часі, що дає можливість аналізувати діяльність оператора па річних станах функціонування СЛМ.

Опис діяльності на ріпи, операцій передбачає що період діяльності, який рол додасться, або задача розкладаються ні окремі елементи, прості дії, операції та визичається харак­тер функціональних зв'язків між ними. При цьому основна увага звертається не стільки на окремі стани елементів сис­теми, скільки па закономірності переходу їх з одного стану а інший. Методи, які належать до цього способу опису ді­яльності оператора, побудовані, головним чином на аналізі послідовності переробки інформації і виконання керуючих дій. Такі описи допомагають розкрити операціональну структуру окремих етапів діяльності або окремих задач Слід зауважити, то в описі діяльності оператора можуть бути представлені. пронеси переробки інформації в технічних елементах системи, якщо від цього залежать результати ді­яльності оператора,

Одним із найрозповсюдженіших вважається метод алго­ритмічного опису діяльності оператора. В його основу бую покладено принцип алгоритмічного опису управління розроблений для технічних систем О, О. Липупоним і Г. О. Шестопалов. Пізніше з метою опису й аналізу психофізіологічних особливостей діяльності людини-оператора цей метод був перероблений Г. М. Зараковським |42].

Алгоритмом будь-якої системи управління, в тому числі і біологічної, є сукупність елементарних операцій переробки інформації і логічних умов, що визначають їх послідовність і забезпечують вирішення поставленого завдання.

Складовими алгоритмічного опису с оперативні одиниці діяльності людини. Такими одиницями можуть бути образи сприймання і пам'яті, поняття і судження, а також прості та складні дії оператора (сприймання інформації з приладів, виконання розрахункових дій, ввімкнення тумб­лерів тощо),

Склад оперативних одиниць для конкретного виду діяль­ності оператора с більш-менш незмінним. Оперативні оди­ниці можуть бути двох видів:

- логічні умови (образи, поняття, судження), які пропонують вибір певного шляху дій оператора;

- «оператори», тобто певні, конкретні дії оператора.

Для запису алгоритму використовується його логічна схема (ЛСА), в якій застосовується система символічних позначень.

Великими латиськими літерами (А, в, С.) позначають­ся «оператори* певні, конкретні дії, а миленькими літерами (и, с. сі...) логічні умови. Серед типових дій опера тора розрізняють аферентні акти (сприймання інформації, отримання команд тощо), які позначаються індексом а, і еферентні дії (натискання кнопок, подання команд тощо), які позначаються індексом є.

Виконання логічної умови позначається індексом 1, а невиконання індексом 0. Алгоритмічний опис прочи­тується як звичайний вербальний текст — зліва направо. Великі літери читаються послідовно одна за одною.

Якщо іі схемі трапляється мала літера, котра позначці: логічну умову, то після неї ставиться вихідна стрілка з но­мером, який указує па можливу спрямованість дій операто­ра. Але тут можливі два варіанти:

- якщо умова виконана, то, незважаючи па стрілку, алго­ритм прочитується далі, тобто переходить до наступного елемента діяльності;

- якщо умова не виконана, то необхідно продовжувати читання алгоритму за стрілкою, яка вказує, до якого еле­мента алгоритму треба переходити.

Про це свідчить вхідна стрілка з таким самим номе­ром.

Наприклад, візьмемо фрагмент алгоритму

якщо логічна умова виконана (р = 1), то порядок дій опера­тора буде — АВ, якщо логічна умова не викопана (р - 0), то порядок дій оператора буде — АА,

Для запису безперервних процесів, діяльністю яких не можна знехтувати (наприклад, спостереження), вводиться позначення — дужка знизу: А^(а). Якщо дві дії одночасно не можуть бути викопані, то між ними ставиться хибна логічна умова — ώ.

Розглянемо застосування алгоритмічного методу для опису и аналізу діяльності пілота, який повинен підтриму­вати горизонтальний політ літака.

Для позначення членів алгоритму вводиться такі сим­воли:

- утримання рукоятки управління у нейтральному поло­женні (R₀^{(ε )});

- поворот рукоятки вліво (R₁^{(ε )});

- поворот рукоятки вправо (R_p^{(ε )});

- утримання рукоятки, відхиленої вправо або вліво (R_u^{(ε )});

- поворот рукоятки у нейтральне положення (R_w^{(ε )});

- сприймання інформації з авіагоризонта (R^(a));

- поява нахилу на приладі (D);

- поява лівого нахилу (d₁);

- відхилення за нахилом залишилось (d^՛ );

- хибна логічна умова (ώ).

1-Й варіант алгоритму;

Цей алгоритм читається так, Пілот утримує рукоятку управління в нейтральному положенні - R₀^{(ε )} і одночасно спостерігає за показниками авіагоризонта A^(a).

Якщо нахилу немає (d= 0), то за стрілкою (1) він по­вертається до початку алгоритму (1 І), і ці дії повторюють­ся, поки зберігається логічна умова (d = 0),

2-Й варіант алгоритму

читається так. Пілот утримує рукоятку управління у ней­тральному положенні — R₀^{(ε )}. і одночасно контролює авіаго­ризонт — A^(a). Якщо нахилу літака немає (d= 0), то за стріл­кою (1) він повертається до початку алгоритму, і ці дії по­вторюються, поки зберігається умова (d= 0). Якщо нахил є (d = 1) і він с лівим (d = 1), то пілот має відхилити руко­ятку управління вправо R₀^{(ε )}. Якщо ж нахил є правим (d= 1; d = 0), то за стрілкою 2 приходимо до R₁ ^{(ε )}тобто рукоятку треба відхилити вліво, а потім за стрілкою 6 до члена алго­ритму /г'¹', який свідчить про те, що рукоятку необхідно ут­римувати у цьому (відхиленому) положенні і одночасно спо­стерігати за авіагоризонтом А^а. контролюючи зменшення відхилення. Якщо відхилення зникло (d= 0), то пілот по­винен повернути рукоятку у нейтральне положення А'^'¹, я потім за стрілкою 5 повернутися до початку алгоритму, Як­що нахил літака залишився (d=1), то за стрілкою 4 необ­хідно повернутися до члена алгоритму R_u^{(ε )}. тобто продовжувати утримувати рукоятку у відхиленому положенні і повто­рювати ці дії (ш) до тих пір, поки нахил не зникне (d=1).

Застосовуючи цей метод, діяльність оператора можна оцінювати за такими показниками, як показник стереотип­ності, показник логічної складності, середня швидкість пе­реробки інформації, динамічна інтенсивність виконання алгоритму.

Показник стереотипності оцінюється за кількістю по­слідовних дій оператора в загальній структурі алгоритму без логічних умов, а також довжини цих послідовностей (груп). Цей показник визначається за формулою:

де Р_п(0) — ймовірність таких груп; X_n(0) — кількість по­слідовних елементів у групі без логічних умов по 1, 2...А, членів.

Значення цього показника може коливатись у межах під / (коли після кожного «оператора» йде логічна умова) до к (коли зовсім нема логічних умов).

Показник логічної складності визначається за форму­лою:

де Р_п(л) — ймовірність таких іруп; X_n(л) — кількість логіч­них умов у групі з 1, 2...л таких умов.

Але підрахування показників стереотипності і логічної складності за даними формулами не враховує характер роботи оператора і складність виконання алгоритму, тобто цей метод має дна суттєві недоліки:

- важко визначити допустимі значення цих показників, у межах яких робота оператора може вважатися нормаль­ною;

- такий метод вибачення цих показників не враховує дов­жину алгоритму, і тому різні за складністю алгоритми оцінюються приблизно однаковими за значенням коефіцієнттамиZ і L,

Можливий приклад наведений у таблиці 9.

Характеристики алгоритмів роботи оператори різної складності

Загальна кількі-сть членів алгоритму	Кількість «опера-торів»	Кількість груп «оператopiв»	Z	Кількість логічних умов	Кількість груп логічии умов	L
			3, 1			2, 1
			3, 1			2, 08

Ці недоліки можна ліквідувати, якщо змінити правила обрахунку цих коефіцієнтів. Нехай алгоритм складається з N членів, серед яких Л^ — «оператори» М_{: і} — логічні умо­ви, які, своєю чергою, відповідно розподілені за н_и і п_л групами. Починаючи з лівого краю, алгоритм поділяється на групи, при цьому при підрахуванні І перша група почи­нається з першого «.оператора» і закінчується першою на­ступною логічною умовою, а при підрахуванні L з пер­шої логічної умови і закінчуючи першим наступним «опе­ратором».

Потім для кожної групи підраховуються; кількість еле­ментів у групі, кількість «операторів* або логічних умов. Далі за формулами обраховуються значення цих парамет­рів:

де N — кількість членів алгоритму, починаючи з першого «оператора»; m_oi -кількість «операторів» у групі; т_і — кіль­кість членів групи.

Де N— кількість членів алгоритму, починаючи з першої логічної умови; т, _, — кількість логічних умов у групі; т. — загальна кількість Членів групи,

Проведені експериментальні дослідження дали змогу встановити значення цих коефіцієнтів, за яких робота оператора може вважатися нормальною:

0, 25 < 2_п < 0, 85;

Якщо порівняти значення нормованих коефіцієнтів '£ _п і І_м з коефіцієнтами 7, і /, з таблиці 10, то можна побачити суттєві розбіжності для двох алгоритмів роботи оператора.

Таблиця №10