Основные проблемы инженерной психологии. Основные направления инженерной психологии

ИНЖЕНЕРНАЯ ПСИХОЛОГИЯ, отрасль психологии, изучающая когнитивные возможности человека с целью оптимизации его взаимодействия с техническими устройствами и искусственной средой (например, виртуальной реальностью). Центральной задачей инженерной психологии является изучение процессов, определяющих возможности оперативного понимания ситуации и действия в ней: внимания, сенсомоторных координаций, восприятия, запоминания, воображения, мышления, коммуникации и принятия решений. Важную роль в инженерной психологии играет изучение ограничений, накладываемых на возможности человека мотивацией, эмоциями, а также состояниями утомления и стресса, зависящими от режима труда и отдыха и психофизиологических ресурсов организма. Инженерная психология тесно взаимодействует с инженерно-техническими дисциплинами (информатика, робототехника, эргономика, техническая эстетика и др.). Эти связи и растущая роль человеческого фактора в функционировании технических систем обусловили тот факт, что вместо термина «инженерная психология» в близком контексте могут использоваться такие термины, как «когнитивная эргономика» и «инженерия человеческого фактора» (английский Human Factors Engineering).

Инженерная психология возникла в годы 2-й мировой войны и последующего военно-технического соревнования СССР и стран Запада, однако становление близкой проблематики происходило в рамках работ по психотехнике и психологии труда. Так, в начале 20 века психологи (Ф. Бартлетт, Г. Мюнстерберг) разграничивали задачи внешней психотехники (адаптация технических устройств к возможностям человека) и внутренней психотехники (обучение персонала для работы с новой техникой).

Развитие инженерной психологии можно условно разделить на 3 периода. 1-й период (до начала 1960-х годов) - на базе статистической теории связи (смотри Информации теория) делались попытки дать универсальное математическое описание ограничений способностей переработки информации человеком и машиной. Был открыт ряд ограничений, характеризующих возможности внимания и непосредственной памяти человека (Д. Бродбент, Дж. Миллер и др.), но в целом ограничения оказались чрезвычайно гибкими, зависящими от индивидуального опыта и субъективной интерпретации ситуации, в отличие от жёстких ограничений пропускной способности известных технических систем.

2-йпериод (до начала 1980-х годов) - главным стало изучение специфики информационных процессов у человека с целью оптимального распределения функций между человеком и машиной. Так, выяснилось, что задачи на бдительность (обнаружение маловероятных критических событий) лучше доверять машине, а не человеку, которому присущи колебания внимания и специфические затруднения в принятии решений. С другой стороны, запоминание больших массивов информации и узнавание изображений в то время считалось одной из областей, в которых человек эффективнее компьютера. Настоящим триумфом инженерной психологии в этот период стало осуществление пилотируемых полётов человека в космос.

3-й период (с 1980-х годов) - в результате частичной компьютеризации производства и управления центральный проблемой инженерной психологии стали недостатки автоматизации. Если лёгкие задачи упростились за счёт их автоматизации, то трудные задачи ещё более усложнились в силу усложнения самих систем, а также из-за того, что решать их приходится внезапно, когда оператор может перестать понимать, в каком состоянии находится автоматизированная система и что она собирается делать. Решение этих проблем - в создании интеллектуальных, или адаптивных, интерфейсов, позволяющих учитывать степень понимания ситуации и психофизиологического напряжения оператора (смотри Искусственный интеллект). В связи с повсеместным распространением компьютеров основной задачей когнитивной эргономики стала разработка интерфейсов, максимально удобных для массового пользователя (английский usability).

Важный вклад в развитие инженерной психологии был внесён российскими психологами. На заре автоматизации производства был сформулирован принцип «активного оператора», согласно которому человек-оператор не должен исключаться из цепи управления, сохраняя в ней активные функции (Б. Ф. Ломов). Другой основой современных разработок стал принцип соответствия модели ситуации, создаваемой техническими средствами, представлениям («оперативному образу») самого оператора (В. П. Зинченко, Д. А. Ошанин). Широкую известность получили работы в области психологического обеспечения авиации и космонавтики (Ф. Д. Горбов, Г. М. Зараковский), а также изучения функциональных состояний человека, занимающегося сложными видами операторской деятельности (В. А. Бодров, А. Б. Леонова, В. И. Медведев).

Текущие исследования по созданию адаптивных человеко-компьютерных интерфейсов привели к возникновению новой области - когнитивных технологий, учитывающих внимание и намерения пользователя. В частности, на основе сочетания информационных технологий с био- и нанотехнологиями разрабатываются когнитивные технологии, которые позволят осуществить принципиально новые формы взаимодействия людей друг с другом и с техническими устройствами, в том числе прямые (так называемые некомандные) формы взаимодействия, опосредуемые компьютерно-мозговыми интерфейсами (область формирующейся в начале 21 века нейроэргономики).

Лит.: Chapanis А. Engineering psychology // Annual Review of Psychology. 1963. Vol. 14; Ломов Б.Ф. Человек и техника. М., 1966; Wickens С. D., Hollands J. G. Engineering psychology and human performance. N. Y., 2000; Мунипов В. М., Зинченко В. П. Эргономика: человеко-ориентированное проектирование техники, программных средств и среды. М., 2001; Стрелков Ю. К. Инженерная и профессиональная психология. М., 2001.

Б. М. Величковский.

Развитие научно-технического прогресса повлекло за собой необходимость решать множество задач, связанных с взаимодействием человека, его психологии восприятия информации с техникой. Необходимо было увеличить эффективность труда, качество работы и повысить прибыль. Психология труда и психология личности эти вопросы не решало в требуемом объёме. В результате этого в 40-х годах 20-го века, благодаря таким английским и американским психологам как А. Чапанис, Мак-Фердан, У. Гарнер, Д. Бронбет и некоторым другим, возникла новая специальная дисциплина психологии — инженерная психология, которая изучает процессы информационного взаимодействия между человеком и машиной. В России одним из первых этим направлением занялся А.Н. Носов.

Основной акцент в данном направлении был сделан на изучение процессов восприятия, переработку полученной информации, принятие решений в условиях ограниченного времени, оценку ошибочных действий во всех звеньях производства и управления, на минимизацию всех видов затрат.

Инженерная психология решает следующие задачи:

Рационализация деятельности сотрудников в системной связке "человек-машина".
Распределение функциональных обязанностей между обслуживающим и управляющим персоналом и техническими средствами.
Оптимизация процессов информационного обеспечения и принятия решения.
Изучение факторов, которые влияют на скорость, точность, эффективность и надёжность операторов.
Изучение совместной деятельности операторов.
Анализ психологической структуры сотрудников.
Изучение процессов восприятия человеком информации, его сенсорных входов.
Использование результатов произведённых исследований в виртуальной психологии.

Благодаря инженерной психологии изучались не отдельные элементы деятельности на предприятии, а его деятельность в целом: от изучения оператора-сотрудника, как небольшого звена в большой цепочке, до анропоцентризма (оператору отдавалось главенствующее место в процессе деятельности).

Занимается инженерная психология и вопросами распределения ответственности за принимаемые решения , согласованность интересов каждого сотрудника в коллективе. Большое значение уделяется психологической совместимости членов групп, особенно малых (экипажи летательных аппаратов, персонал пунктов управления и т.п.).

В инженерной психологии техника рассматривается, как квалифицированный помощник, способствующий развитию творческого потенциала человека и его интуиции. Для этого результаты, выдаваемые техникой, должны иметь подходящий для принятия решения вид. Таким образом, инженерная психология занимается согласованием внешних и внутренних средств деятельности , проектированием информационных моделей, полностью используя психологические возможности оператора по приёму и переработке информации. К внешним факторам относятся следующие: отображение воздушной обстановки на экране радиолокатора, аэрофотоснимка, снимки процессов в трековых камерах и др. Специалисты в области инженерной психологии формируют соответствующие модели с учётом этих нюансов.

Инженерная психология использует в своих исследованиях разработки экспериментальной и теоретической психологии, а также ставит перед ними новые задачи. Она не утратила свою актуальность и в наши дни. Инженерная психология продолжает выявлять психологические критерии и методики исследования механизмов деятельности оператора для эффективной и слаженной работы предприятия.

Предмет и основные понятия инженерной психологии.

Инженерная психология – направление, возникшее на базе изучения психологии труда и технических наук. Инженерная психология изучает вопросы взаимодействия, взаимного согласования возможностей человека и современной техники в рамках единой системы «человек-машина-среда» (СЧМС). Согласование человека с техникой происходит на разных уровнях, соответственно изучают его разные дисциплины (См. Схему)

Как мы видим, поначалу человек использовал для управления техникой свою мускульную силу. Требовалась: физическая сила, высокая координация движений, ловкость. Было важно: форма орудий труда, влияние рабочей деятельности на состояние организма...

В начале ХХ века появились новые виды трудовой деятельности (управление автомобилем, самолетом), которые требовали учета не только антропометрических и физиологических качеств человека, но и главным образом его психологических качеств – скорость реакции, особенности памяти и внимания, эмоциональная установка и т.д. изменение характера в\д человека и техники привело к появлению психологии труда. Она изучает психологические особенности трудовой деятельности человека и формирования у него профессионально важных качеств для повышения производительности труда.

Наконец, широкое внедрение автоматизированных систем управления (АСУ) в различных отраслях заставило психологию обратить внимание на человека-оператора.

Инженерная психология решает следующие задачи : 1. рациональная организация деятельности людей в системах «человек-машина», предназначенных для управления и обработки информации;

2. целесообразное распределение функций между управляющим и обслуживающим персоналом и техническими средствами автоматизации;

3. оптимизация процессов информационного обеспечения и принятия решения.

В решении этих задач инженерная психология основывается на данных смежных наук, таких, как психология личности, психология труда и др., а также тесно взаимодействует с системотехникой и инженерными дисциплинами.

Эргономика - (от греч. érgon - работа и nómos - закон), научная дисциплина, комплексно изучающая человека (группу людей) в конкретных условиях его (их) деятельности в современном производстве. Поэтому при проектировании новой и модернизации существующей техники особенно важно заранее и с максимально доступной полнотой учитывать возможности и особенности людей, которые будут ею пользоваться.

Система «человек-машина-среда» состоит из:

машины (М) – все то, что искусственно создано руками человека для удовлетворения своих потребностей (технические устройства, информационное обеспечение и т.д.);

человека (Ч) - человека - оператора, который при взаимодействии с машиной выполняет определенные функции управления для достижения поставленной цели;

среды, которую условно можно разбить на два вида – окружающую среду (ОС) и социальную среду (СС).

Окружающая среда характеризуется такими основными параметрами, как микроклимат, шум, вибрация, освещенность, запыленность, загазованность и т.д.

Социальная среда характеризуется социально– экономическими и политическими отношениями в обществе.

Человек и машина, при своем взаимодействии, составляют подсистему в рамках СЧМС, которая называется система «человек-машина» - СЧМ.

Основу классификации СЧМ составляют четыре группы признаков:

целевое назначение системы;

характеристики человеческого звена;

тип машинного звена;

тип взаимодействия компонентов системы.

По целевому назначению СЧМ делятся на:

управляющие, в которых основной задачей человека является управление машиной;

обслуживающие, в которых задачей человека является контроль за состоянием машины;

обучающие - выработка у человека определенных навыков;

информационные - поиск, накопление или получение необходимой информации;

исследовательские - анализ тех или иных явлений.

По характеристикам человеческого звена СЧМ делятся на:

моносистемы, в состав которых входит один человек;

полисистемы, в состав которых входит целый коллектив и взаимодействующий с ним комплекс технических устройств.

Полисистемы можно подразделить на паритетные и иерархические (многоуровневые).

В паритетных системах между членами коллектива нет подчиненности и приоритетности.

В иерархических СЧМ устанавливается организационная или приоритетная иерархия взаимодействия человека с техникой.

Деятельность человека-оператора.

Деятельность человека-оператора представляет собой процесс достижения поставленных перед СЧМ целей, состоящий из упорядоченной совокупности выполняемых им действий. Особенности операторской деятельности :

Человек должен управлять все большим числом объектов, что усложняет оценку их состояний, организацию контроля и управления.

Человек все более удаляется от управляемых объектов и процессов, не может воспринимать их непосредственно. Поэтому он общается с имитирующими их образами, или информационными моделями. Он должен постоянно декодировать информацию.

Растут требования к быстродействию человека и одновременно к надежности его работы.

С физиологической точки зрения операторская деятельность – качественно новый вид деятельности. Главная функция оператора – анализ обстановки и принятие решения.

Растет степень ответственности за выполняемые действия.

Нарушаются привычные условия работы человека. Уменьшение мышечной работы. Использование малых групп мышц. Социальная изоляция.

Требуется высокая готовность к экстренным действиям. При этом переработка большого количества информации за короткий промежуток времени. Это приводит к перегрузкам и стрессу.

Различают несколько типов операторской деятельности :

оператор-технолог – человек непосредственно включен в технологический процесс;

оператор-манипулятор – основная роль деятельности человека это сенсомоторная регуляция (управление манипуляторами, железнодорожным составом и т.д.);

оператор-наблюдатель – классический тип оператора (диспетчер транспортной системы, оператор радиолокационной станции и т.д.);

оператор-исследователь – исследователи любого профиля;

оператор-руководитель – организаторы, руководители различных уровней, лица принимающие ответственные решения.

По типу машинного звена условно можно выделить два вида признаков:

информационные - машины, обеспечивающие обработку информации и решающие задачи духовного плана;

материальные – машины, обрабатывающие материальные носители.

По типу взаимодействия компонентов системы в СЧМ выделяют два вида:

информационное – взаимодействие, обусловленное передачей информации от машины к человеку;

сенсомоторное – взаимодействие, направленное от человека к машине для выполнения поставленной цели.

Научного направления выделяют два этапа.

Первый этап связан с возникновением новой области знаний и активным накоплением практических исследований (20-60 гг. 20 века). Это было обусловлено развитием техники и проведением экспериментов, которые подготовили основу для зарождения инженерной психологии как науки. Основателями инженерной психологии как нового научного направления стали американские и английские психологи: А. Чапанис, Мак-Фердан, У. Гарнер, Д. Бронбет. В России первыми исследованиями инженерно-психологического характера стали разработки, проведенные в двадцатые годы XX века в сфере психологии труда и психотехники. В октябре 1959г. в ЛГУ была организована лаборатория индустриальной психологии, где руководителем был Б. Ломов. В 1963 г. была выпущена его монография «Человек и техника». Именно данная работа стала тем научным трудом, которая послужила роль толчка к проведению масштабных исследований по главным проблемам инженерной психологии. Данный этап характеризуется «машиноцентрическим» подходом, когда осуществлялось активное накопление эмпирического материала. Именно эти наработки и стали в дальнейшем основой различных методических рекомендаций, инженерно-психологических нормативов, всевозможных учебников.

Второй этап связан с теоретическим оформлением инженерной психологии (60-90 гг. 20 века). Преобладающим становится «антропоцентрический» подход, согласно которому человек рассматривается как субъект, а техника - средство труда. Данный этап характеризуется переходом от обезличенного к индивидуальному человеку, в руках которого находится пульт управления.

Третий этап характеризуется системными исследованиями в инженерной психологии (90 гг. 20 века - настоящее время). Человек рассматривается не просто как звено системы «человек - машина», акцент смещается на проектирование деятельности человека в системах «человек-техника».

Цели и задачи инженерной психологии

Определение 1

Инженерная психология – это научная дисциплина, которая занимается изучением объективных закономерностей процессов информационного взаимодействия человека и техники с дальнейшим использованием их при проектировании, создании и эксплуатации системы «Человек-машина».

Главной целью направления является обеспечение эффективного информационного взаимодействия человека-оператора и технического средства. Задачи дисциплины делятся на две группы: общие теоретические и частные практические.

К первой группе относятся следующие моменты:

Адаптация техники к человеку.
Адаптация человека к технике.
Рациональное распределение функций между человеком и техникой.

В состав второй группы входят следующие задачи:

Диагностические: анализ основных составляющих деятельности оператора; познание сущности преобразования информации человеком-оператором; изучение влияния психологических факторов на эффективность систем «человек-машина».
Эксплуатационные: создание принципов функционирования рабочих мест операторов; изучение функциональных состояний оператора; разработка основ профессиональной подготовки операторов; инженерно-психологическое проектирование и оценка систем «человек-машина».

Инженерная психология и другие науки

Являясь новой отраслью, инженерная психология акцентировала внимание на психологическом содержании и практической направленности. Главным отличием научной дисциплины стало ее создание на границе гуманитарной и технической сферы знаний. На сегодняшний день установлено взаимодействие инженерной психологии с кибернетикой, теорией связи, теорией автоматического управления и регулирования, технической эстетикой. Кроме того, основой для решения задач инженерной психологии стали общая и экспериментальная психология, гигиена и психология труда, социальная психология, техническая эстетика.

Инженерная психология является основой такой области науки как эргономика. Предмет эргономики связан с трудовой деятельностью человека при взаимодействии его с техническими системами. Еще одной наукой которая тесно взаимодействует с инженерной психологией является психология труда. В качестве главной ее задачи выступает акцент на психологических особенностях работы человека, при этом в число задач инженерной психологии входит приспособление техники к возможностям человека.