Проектирование систем человек — машина

Автор:Давиденко Сергей

Проектирование систем человек — машина

Для чего используется техника креативности

Добиться внутренней согласованности между человеческим и машинным компонентами системы и внешней согласованности между системой и средой, в которой она функционирует.

План действий

1. Определить входы и выходы системы.
2. Найти систему функций, при помощи которых входы можно преобразовать в выходы.
3. Определить, какие функции нужно возложить на людей, а какие — на машины.
4. Определить необходимые методы обучения, вспомогательные устройства, конструкции средств коммуникации между человеком и машиной и конструкции машин.
5. Определить, какие изменения необходимо внести, чтобы обеспечить совместимость между человеком, машиной и средой.

Замечания (описание)

Пример автостоянки был выбран лишь потому, что его легко описать в немногих словах. Однако существуют системы, в которых добиться согласованности между возможностями человека и машины намного сложнее. Примерами могут служить дорожное движение с характерными для него частыми авариями; телефонная система, в которой абонент часто проявляет нервозность, а телефонистка перегружена работой; технические библиотеки, где так трудно получить конкретную информацию из хранилища в тот момент, когда она необходима.
Трудно назвать большую систему, которая была бы разработана по изложенной здесь методике и в то же время с самого начала была бы свободна от вполне предвидимых неувязок между человеком и машиной. Возможно, многие подсистемы в области пилотируемых космических полетов приближаются к этому уровню, но даже здесь в работе человека многое недодумано.
Проектирование систем человек - машина
Новые формы массового обслуживания, такие, как места отдыха и развлечения, крупные магазины, системы регулирования дорожного движения, системы учебного телевидения, больницы, многопериферийные вычислительные системы, все шире предоставляют возможность и выдвигают необходимость проектирования систем человек — машина. Внедрению этого метода мешают чисто субъективные препятствия: лишь немногие из тех, кто финансирует разработку новых систем, знают существовании методик, исключающих такие дефекты систем, как высокая частота аварий, высокая стоимость обучения и недостаточная гибкость системы.
 Проектирование систем человек - машина
Принцип поиска, на котором построено проектирование систем человек — машина, заключается в том, чтобы в самом начале, а не на более поздних этапах отыскать сведения об устойчивых, стабильных элементах, которые бы не изменялись в зависимости от решений проектировщика.  Характеристики человека относятся к этому типу: их можно учесть при тщательном продумывании проекта, но их невозможно изменить в ходе проектирования. С другой стороны, проектировщикам машинных систем редко удается использовать весь диапазон приспособляемости, которым располагают операторы и потребители, — обычно машинная система резко ограничивает эту приспособляемость человека. Автоматическим системам это не нужно.

Как применять технику креативности

Методика проектирования систем человек — машина может найти применение
при разработке любых крупных комплексов машин, а также при разработке таких систем, как библиотеки, системы обслуживания пассажиров, подготовка телевизионных программ и управленческая деятельность. Важно учесть эргономические соображения еще до того, как будут приняты какие-либо решения о физических аспектах системы. «Пространство маневрирования», необходимое для получения оптимальных результатов эргономических исследований, достаточно обширно, но использовать его обычно удается только после того, как в организации работ по проекту будут произведены соответствующие изменения, например когда начальник отдела кадров и главный конструктор будут подчинены руководителю системы человек — машина.
Одно из неоспоримых достоинств проектирования человеческих аспектов системы параллельно, а не последовательно с разработкой оборудования заключается в том, что при этом резко сокращается промежуток времени от момента принятия решения о начале проектирования до момента, когда начинается эффективная работа системы. Кроме того, в этом случае постепенный эволюционный переход от одной конструкции к другой методом проб и ошибок сменяется быстрой разработкой оборудования под влиянием параллельного исследования реакций потребителя.

Как научиться

Этот метод пока еще очень молод, он известен лишь в общих чертах и опытных специалистов имеется очень мало. Его применение нужно начинать с приглашения консультантов или штатных работников, обладающих опытом обучения этому предмету, причем им нужно предоставить возможности для совершенствования методики путем постановки полномасштабных экспериментов с проектированием подсистем.

Стоимость и время

Затраты времени и средств на проектирование систем человек — машина, когда оно служит вступлением к проектированию другими методами, как правило, окупаются благодаря сокращению крупных затрат и длительных задержек, которые обычно наблюдаются, когда системы разрабатываются на чисто механической основе. Дополнительные затраты и задержки, связанные с административным обеспечением необходимого «пространства маневрирования» и с полным развертыванием работ бригады для проектирования системы, могут достигать весьма значительных размеров.

Пример использования

 

Продолжим здесь разбор примера, рассмотренного при изложении метода «Системотехника», где речь шла о разработке системы управления автостоянкой. При этом первые два этапа одинаковы для обоих методов.
1. Определить входы и выходы системы.
2. Найти систему функций, при помощи которых входы можно преобразовать в выходы.
3. Определить, какие функции нужно возложить на людей, а какие — на машины.
Решение этого вопроса зависит от а) стоимости подбора, подготовки и оплаты труда операторов и б) стоимости разработки, приобретения и эксплуатации соответствующих машин.
Проектирование систем человек - машина
При этом полезно иметь в виду данные, приведенные в составленной Фиттсом таблице, в которой сопоставлены некоторые свойства человека и машины. Табл. 7.2 представляет собой таблицу Фиттса, видоизмененную Синглтоном.
Теперь уже общепризнано, что человека-оператора нельзя исключить ни из одной системы, сколь бы автоматизированной она ни была: все равно должен оставаться один человек, так называемый «ведущий оператор», ответственный за работу системы, например мастер автоматического прокатного стана, наземный оператор космического летательного аппарата, абонент телефонной сети, набирающий номер.
 Проектирование систем человек - машина
При распределении функций основной вопрос заключается в следующем: в какой мере ведущему оператору нужна помощь со стороны машинных и человеческих вспомогательных средств при
а) вводе информации;
б) принятии решений;
в) выводе информации.
выполнение непредсказуемых или не поддающихся детальному анализу функций следует поручать человеку. Если же функция полностью поддается математическому описанию, всегда можно сконструировать такую машину, которая выполняла бы эту функцию точнее и надежнее, чем человек. В таком случае нужно сопоставить стоимость этой машины с прямыми и косвенными издержками из-за того, что люди будут выполнять машинную работу. Примером прямых издержек может служить неизбежно низкая производительность труда человека, который делает то, что могла бы сделать машина. Примером косвенных издержек могут явиться расходы на внесение разнообразия в работу людей, которые устают от многократного повторения одной и той же операции.
Разрабатывая систему управления автостоянкой (продолжение примера из метода «Системотехника»), можно распределить функции следующим образом:
а) регистрация времени прибытия -машина (аппарат, выдающий въездные талоны);
б) закрепление контрольного талона за прибывшим автомобилем — человек (водитель автомобиля);
в) снятие контрольного талона с убывающего автомобиля — человек (водитель автомобиля);
г) расчет суммы и сбор платы — человек (служащий в будке).
Отдельные задачи, поручаемые человеку, следует по возможности объединять таким образом, чтобы каждому оператору было обеспечено определенное разнообразие и удовлетворение, чтобы он мог проявить инициативу для совершенствования работы всей системы и чтобы была оправданна выплата работнику достаточно привлекательной для него зарплаты. Поэтому на следующем этапе проектирования можно, например, решать, что одному и тому же оператору целесообразно поручить сбор денег, выполнение некоторых функций машины в случае ее аварии, проведение текущего обслуживания и ремонта машины ответственность за регулировку машины с целью сведения к минимуму ее простоев и управление работой отдельной полуавтоматической системы, которая направляет водителей к свободным местам, когда почти вся стоянка занята.
Первые попытки распределить работу между человеком и машиной, весьма вероятно, потребуют пересмотра первоначального комплекса функций, который был установлен на этапе 2. Может быть, придется даже несколько пройти этапы 2 и 3, прежде чем удастся найти приемлемый вариант.
4. Определить необходимые методы обучения, вспомогательные устройства, конструкции средств коммуникации между человеком и машиной и конструкции машин.
Традиционная последовательность — сначала машина, потом люди — здесь была сознательно нарушена, чтобы показать, что даже так называемым автоматическим системам нужен не только ведущий оператор; нужны и другие операторы, которые проводят наладку, аварийный ремонт, техническое обслуживание и совершенствование системы. Затраты времени и денежных средств на создание такой системы, расходы на ее эксплуатацию и возможности ее усовершенствования для продления срока ее службы — все это в очень значительной степени зависит от того, насколько удачно определены задачи операторов или потребителей. В обнаружении и устранении ошибок такого рода и состоит цель проектирования систем человек — машина.
Для оценки систем с этой точки зрения нужно провести те этапы, которые на рис. 7.10 включены в зону «Учет человеческих факторов при проектировании».
На всех этапах эргономического проектирования нужно учитывать все пять режимов работы систем:
а) наладку;
б) нормальную работу;
в) работу в аварийных условиях;
г) техническое обслуживание и ремонт;
д) развитие системы.
Как и в методе «Системотехника», не следует считать, что схема предполагает линейную последовательность этапов. Разработку технической документации по каждому этапу можно вести в произвольном порядке, но для завершения этой работы придется много раз обращаться к другим этапам. Главное, чтобы образующаяся при этом система технической документации использовалась для отбраковки конструктивных решений, удовлетворяющих не всем требованиям. Стрелками на схеме показаны основные соответствия, к которым нужно стремиться.
В примере с проектированием системы управления автомобильной стоянкой процесс эргономического проектирования займет очень много времени, поскольку здесь стоит задача отработать три функции, возложенные на человека, по каждому из пяти режимов работы системы. Так, функцию «закрепление контрольного талона за прибывшим автомобилем» можно отработать следующим образом (остальные функции здесь не разбираются, чтобы не усложнять пример).
а) Определить характеристики человека.
 
Синглтон предлагает разделить решение этой задачи на несколько ступеней, из которых наиболее важными являются ступени «описание задачи» и «содержание работы».
Проектирование систем человек - машина
На этих ступенях можно, например, решить, что каждый водитель останавливает свой автомобиль перед фотоэлементом и, высунув руку в окно, берег контрольный талон, который выдается автоматическим устройством. Эти действия при пяти режимах работы системы можно было бы определить следующим образом:
 Проектирование систем человек - машина
б) Разработать систему коммуникаций между человеком и машиной.
 
Этой системой в данном случае служат средства, которые позволяют водителю поставить автомобиль точно в заданном месте. Проектировщики — эргономисты при решении этой подзадачи выберут такую форму коммуникации с водителем, которая соответствует общему характеру выполняемых им действий. Сигнал должен быть достаточно сильным, чтобы дойти до сознания тех водителей, которые впервые встречаются с данной системой или временно отвлеклись, например, разговором с пассажирами. Звуковые сигналы неприемлемы — в некоторых автомобилях будут закрыты окна, — поэтому должны быть найдены очень заметные визуальные или тактильные сигналы. Возможно, потребуется провести специальные теоретические или практические исследования, чтобы сделать выбор между такими альтернативами, как обычный светофор, шлагбаум, неровности дороги или какие-то другие очевидные препятствия движению.
в) Разработать вспомогательные устройства.
Вспомогательные устройства включают любые устройства, которые помогают сократить время обучения до приемлемого уровня. В данном случае время обучения практически должно быть равно нулю. По-видимому, придется экспериментальным путем отыскать такую систему указателей на подъездах к автостоянке, чтобы, скажем, 999 из 1000 водителей, впервые увидев их, уяснили себе особенности системы настолько хорошо, чтобы избежать наиболее серьезных ошибок — не подъезжали на слишком высокой скорости и не останавливались в замешательстве, не доехав до фотоэлемента.
г) Разработать методы обучения.
Хотя система, очевидно, должна быть спроектирована так, чтобы она действовала достаточно хорошо даже при «нулевом» обучении водителей, полезно все же предусмотреть какие-то меры для обучения водителей правилам пользования системой, что позволит снизить вероятность неприятных происшествий. В таком случае правила поведения при въезде на автостоянки можно было бы включить в программу обучения вождению автомобиля.
5. Определить, какие изменения необходимо внести, чтобы обеспечить совместимость между человеком, машиной и средой.
Чтобы выявить неувязки между возможностями человека-оператора и потребностями системы, необходим эргономист (специалист по инженерной психологии). По-видимому, такой анализ совместимости невозможно выполнить до того, как система будет разработана настолько детально, что можно будет воспроизвести ее основные части в действующих моделях и воспользоваться существующими методами прогнозирования реакций человека. Разница между методами классической эргономики и методами проектирования систем человек -машина заключается в том, что во втором случае исследование совместимости проводится с учетом целей, затрат, сроков окончания работ и требований ко всей системе. Когда используются эти системные критерии, гораздо яснее становятся преимущества метода, в котором технические решения приспосабливаются к достоинствам и недостаткам человека, в отличие от метода, когда возможности человека изучаются «классически», т.е. в далеких от реальности лабораторных условиях.
В примере с разработкой системы управления автостоянкой поиск неувязок между человеком и машиной можно было бы начать с составления детального перечня последовательных событий. Затем нужно в деталях определить информацию, затраты времени и технические устройства, необходимые человеку для выполнения каждой порученной ему операции. При этом, может быть, выяснится, что некоторые переменные — например кривизна дороги на подъездах к автостоянке, интенсивность транспортного потока в часы «пик» и т.д. — имеют решающее значение. Тогда придется проводить натурные испытания, чтобы установить максимальную кривизну дороги, при которой невнимательный водитель останавливается достаточно близко к автомату для выдачи контрольных талонов. Возможно, придется также перераспределить некоторые подфункции между человеком и машиной; например, для того, чтобы точно выдерживать расстояние от автомобиля до автомата, можно предусмотреть высокий бордюр, который бы накладывал ограничение на поперечное положение автомобиля.

Ссылки, библиография

Fogel L.J., Biotechnology: concepts and applications, Prentice-Hall, Englewood Cliffs, N.J., 1963.

Gagne R.M., Psychological principles in system development, Holt, Rinehart and Winston, New York, 1962.

Jones J.C., The designing of man-machine systems, The human operator in complex systems, Singleton W.T., Easterby R.S., Whitfield D. (eds.), Taylor and Francis, London, 1967; Ergonomics, 10,2(1967).

Singleton W.T., The systems prototype and his design problems, The Human operator in complex systems.

 

Если вам понравилась статья - поделитесь ссылкой с друзьями!
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  

Об авторе

Давиденко Сергей administrator

Оставить ответ