Романова Н.Р.
ЛЕКЦИОННЫЙ МАТЕРИАЛ ПО ИНЖЕНЕРНОЙ ПСИХОЛОГИИ
Тема 1. Предмет инженерной психологии и ее взаимосвязь с эргономикой
В конце 19 века возникла отрасль знаний, которая была названа эргономикой… В 20-х годах 20 века в связи с бурным развитием техники появилась инженерная психология. Эргономика в переводе с греческого означает «закон работы». Эти две отрасли знаний настолько тесно связаны, что содержание учебников по этим дисциплинам совпадает на 70%. Тем не менее, объекты и предметы этих наук не тождественны.
Объект инженерной психологии – Система «Человек – Машина» (СЧМ). Человек в этой системе называется оператором. Под машиной понимается любое техническое устройство (калькулятор, самолет, компьютер и т.д.)
Объект эргономики – Система «Человек – Техника – Среда» (СЧТС). Причем среда делится на физическую, химическую, социальную.
Предмет инженерной психологии – психологические закономерности взаимодействия человека и техники и пути оптимизации этого взаимодействия.
Предмет эргономики – трудовая деятельность человека в процессе взаимодействия с техническими системами и в условиях существенного влияния на него факторов внешней среды.
Т.о. инженерная психология является составной частью эргономики. Эргономика синтезирует ряд наук и предполагает комплексное исследование объекта: социальное, психологическое, физиологическое, антропометрическое, эстетическое, экономическое, медико-гигиеническое.
Основные проблемы инженерной психологии и эргономики: рост нервно-психических заболеваний (т.н. «индустриальный стресс»), текучесть кадров и вытекающие отсюда проблемы переподготовки и адаптации, травматизм (производственный, транспортный и бытовой), эффективность СЧТС.
|
|
Цели и задачи эргономики. Преследуя стратегическую цель – научную организацию труда (НОТ), эргономика ставит перед собой следующие цели:
1. повышение эффективности СЧТС
2. повышение безопасности деятельности в СЧМ и СЧТС
3. повышение комфортности СЧТС
4. создание условий для развития личности в СЧМ и СЧТС
Задачи инженерной психологии и эргономики:
1. анализ функций человека в СЧМ
2. исследование перцептивных и мнемических процессов в деятельности оператора
3. исследование оперативного мышления и принятия решений оператором
4. исследование функциональных состояний оператора
5. анализ групповой деятельности операторов
6. исследование надежности оператора в СЧМ и СЧТС, надежности СЧМ и СЧТС
7. инженерно-психологическая и эргономическая оценка СЧМ и СЧТС
8. инженерно-психологическое и эргономическое проектирование СЧМ и СЧТС
9. организация рабочего места оператора
10. разработка принципов и методов обучения операторов
11. определение экономического эффекта инженерно-психологических и эргономических разработок
Тема 2. Структура деятельности оператора
Структурная схема СЧМ
| Оператор | Машина | |||
| Рецепторы (органы чувств) | ← | Средства отображения информации | Управляемый объект | |
| ↓ | ↕ | |||
| Центральная нервная система | Информационные логические и вычислительные устройства | → | ||
| ↓ | ↕ | |||
| Эффекторы (органы движения) | → | Органы управления |
Структурная схема деятельности оператора
|
|
| мотив | → | цель | → | перцептивные действия | ||
| ↕ | ||||||
| мнемические действия | ||||||
| ↕ | ||||||
| мыслительные действия | → | моторные действия | ||||
| ↓ | ||||||
| речевые действия |
Тема 3. Оптимизация перцептивной деятельности оператора
Специфика перцепции в СЧМ состоит в следующем:
1. опосредованное отражение реальности (через приборы);
2. дефицит времени;
3. необходимость перцептивной экстраполяции (предвосхищения результата);
4. включенность восприятия в деятельность.
Эта специфика и делает перцепцию в СЧМ т.н. «горячим когнитивным процессом». Оператор, зачастую функционирует на грани своих психических возможностей. Так, пилот в среднем переключает внимание с прибора на прибор до 90 раз в минуту, а в экстремальной ситуации – до 250 раз.
Поэтому для безопасности важно спроектировать органы отображения информации и органы управления так, чтобы оператор не испытывал затруднений при работе, чтобы психика не перегружалась.
Оптимизация ощущений в деятельности оператора
Оптимизация работы органов чувств должна начинаться с оптимизации интенсивности сигнала, информирующего оператора о ситуации.
Анатомической основой ощущений является анализатор. У каждого вида ощущений свой анализатор. На рисунке (1) приведена схема слухового анализатора.
Рис.1. Слуховой анализатор
|
|
- рецепторная часть (располагается в «улитке» внутреннего уха);
- приводящий нейрон;
- корковый отдел анализатора.
Чувствительность анализатора ограничивается верхним и нижним порогами.
Н ижний П орог – минимальная интенсивность раздражителя, вызывается едва заметное ощущение (НП).
В ерхний П орог – максимальная интенсивность раздражителя, вызывается ощущение адекватное характеру воздействия, превышение которого ведет к утрате ощущений или к появлению неадекватных ощущений (ВП).
Д ифференциальный П орог (ДП) – это минимальная разница интенсивности раздражителя, различаемая анализатором. Его еще называют порогом различения.
Но для безопасной работы недостаточно, чтобы интенсивность сигнала попадала в зону чувствительности (от НП до ВП). В этом случае оператор не всегда имеет возможность принять сигнал. Интенсивность сигнала должна быть такой, чтобы он отражался психикой с наибольшей вероятностью, т.е. оптимальной. Это обеспечивается т.н. оперативными порогами ощущений.
Далее приводится схема диапазонов чувствительности анализаторов (2), которая наглядно отражает соотношение верхнего и нижнего порогов ощущений, а также их соотношение с оперативными порогами.
Оперативные пороги ощущений ограничивают оптимальный диапазон чувствительности анализаторов.
Рис.2. Схема диапазонов чувствительности
 |
О перативный Н ижний П орог (ОНП) – минимальная разница интенсивности раздражителя, при которой ощущение возникает с наибольшей скоростью и наибольшей вероятностью. ОНП должен быть в 10 – 15 раз больше НП.
О перативный В ерхний П орог (ОВП) – максимальная интенсивность раздражителя, при которой пока еще достигаются наиболее благоприятные условия отражения сигнала психикой и наилучшие параметры его отражения (с большей точностью, вероятностью, скоростью и не вызывающие психического дискомфорта). ОВП должен быть в 10 – 15 раз меньше ВП.
О перативный П орог Р азличения – такая минимальная разница интенсивностей раздражителя (или раздражителей), при которой достигается максимальная скорость и точность различения. ОПР должен быть больше дифференциального порога в 10 – 15 раз.
Требования к сигналам-раздражителям при проектировании техники:
1. Интенсивность воздействия должна попадать в оптимальный диапазон чувствительности анализатора.
2. Перепады интенсивности не должны значительно превышать оперативный порог различий. Это ведет к утомлению оператора.
3. Форма воздействия (зрительный, звуковой, тактильный раздражитель) должна соответствовать характеру решаемых задач.
Тема 4. Оптимизация функционирования зрительного анализатора
Видимостьстимула зависит от:
1. яркости;
2. контраста;
3. цвета;
4. локализации в поле зрения.
Яркость стимула определяется интенсивностью излучения и яркостью отражения (уровень освещенности поверхности и ее отражающие свойства) Отражающие свойства тесно связаны с цветом. Так максимальное отражение обеспечивает белый цвет (его коэффициент отражения близок к 0,9, а минимальное – черный, его коэффициент отражения близок к единице (0,07).
Цепочка отражающих качеств цвета может быть представлена следующей последовательностью: белый→желтый →зеленый →серый →зеленый →синий→коричневый→черный. Наибольшими отражающими свойствами обладает белый цвет (коэффициент отражения 0,9), а наименьшими – черный (коэффициент отражения 0,07). На рисунке (3) приведена последовательность ряда цветовых гамм по их отражательным свойствам.
Рис 3. Отражающие свойства цвета
Основное требование к яркости состоит в том, что яркости стимулов должны быть равномерными, их перепады не должны превышать отношения 1 к 30.
Контраст – основное условие различения. Онделится на прямой и обратный.
· Прямой контраст: фон ярче предмета.
· Обратный контраст: предмет ярче фона.
Прямой контраст более благоприятен в светлое время суток. Обратный – ночью.
Как вычисляется контраст (К)?
Яф – яркость фона;
Яп – яркость предмета.
Оптимальный контраст = 0,6 – 0,9 нит.
Цвет – один из важнейших факторов организации безопасности. Он используется в следующих целях:
· Применение цвета как способа кодирования информации. Например, красный цвет возбуждает нервную систему, и именно поэтому, сигнал опасности – красный. Желтый цвет активизирует деятельность нервной системы, поэтому оптимально применять его в качестве предупредительной информации. Тем более, что наиболее видимая часть спектра – желто-зеленый диапазон. Не случайно именно эту цветовую гамму применяют в спецодежде автоинспекции, в верхней одежде и на ранцах школьников для предупреждения ДТП (дорожно-транспортных происшествий) и т.д.
Пример использования цвета, как сигнала опасности и предупреждения представлен на рисунке (4).
Рис. 4. Предупреждение об опасности
· Применение цвета как средства психологического воздействия. В частности, красный цвет оказывает возбуждающее действие на психику оператора. Фиолетовая часть спектра угнетает[1].
Теплые тона (красный, оранжевый, желтый) вызывают ощущение тепла, бодрости, замедления течения времени, повышают точность считывания показаний с приборов, кроме цифр 4 и 7 (они лучше распознаются на холодном фоне). Вегетативные сдвиги и изменения психических функций менее выражены.
Холодные тона (синий, зеленый, фиолетовый) вызывают ощущение покоя, холода. Предметы и поверхности кажутся меньше.
Одновременное использование теплых и холодных тонов может вызывает диссонанс, растерянность, беспокойство.
Светлые тона – ощущение легкости, свободы (производственные помещения лучше окрашивать в светлые тона).
Темные тона вызывают чувство подавленности, беспокойства.
Цветовое оформление помещения. Не рекомендуются однотонные окраски (утомляют зрение, монотонны). Цвет должен соответствовать функциям помещения (например, при высоких температурах воздуха помещение лучше окрашивать в холодные тона).
· Применение цвета в целях эстетического оформления. В частности исследовании выявили, что в эстетически оформленных помещениях травматизм меньше, дисциплина лучше, удовлетворенность и производительность работников выше.[2]
Глаз человека воспринимает электромагнитные волны, лежащие в диапазоне 380 – 760 nm (нанометров). Однако, чувствительность глаза к волнам различной длины неодинакова. Наибольшую чувствительность глаз имеет по отношению к волнам, лежащим в середине спектра видимого света (500 – 600 nm). Этот диапазон соответствует излучению желто-зеленого цвета. На рисунке (5) ниже приведена зависимость видимости стимула от длины световой волны.
Рис. 5. Кривая относительной видимости глаза
| Фиолетовый | Синий | Голубой | Зеленый | Желтый | Оранжевый | Красный |
|
400 450 500 550 600 650 700 λ nM. (длина волны в нанометрах)
Локализация в поле зрения. Рецепторы зрительного анализатора расположены на сетчатке глаза неравномерно. В месте вхождения зрительного нерва расположено так называемое «слепое пятно». Попадание стимула в эту зону не обеспечивает возникновение образа. Вокруг слепого пятна наиболее чувствительные зоны сетчатки. Периферия сетчатки меньше всего содержит чувствительных палочек и колбочек. Значимая информация должна подаваться так, чтобы она попадала на наиболее чувствительные участки рецепторной поверхности, и ни в коем случае –на слепое пятно.
На рисунке изображен орган зрения (6)
Рис. 6. Рецепторный отдел зрительного анализатора
3, 11 – сетчатка глаза
9 – слепое пятно
10 – зрительный нерв
Поле зрения условно имеет три зоны:
1. Центральное зрение (~2°), где возможно наиболее четкое различие деталей;
2. Ясного видения (30 – 35°), где при неподвижном глазе можно опознать предмет без различения мелких деталей;
3. Периферическое зрения (75 – 90°), где предметы уже не опознаются, но обнаруживаются.
При конструировании приборов должны быть учтены закономерности зрительного восприятия, такие его свойства, как:
1. Целостность.
2. Константность – относительная независимость образа восприятия от условий восприятия.
3. Структурность – ряд закономерностей, на основе которых фигура выделяется из фона:
· Закон сходства. Сходные фигуры воспринимаются как целое, как фигура.
· Закон близости.
· Закон замкнутости.
· Закон хорошей линии.
4. Активность (включенность в акт восприятия моторики).
5. Установка восприятия (апперцепция). Это зависимость образов, воспринимаемых в настоящем, от образов, воспринимаемых в прошлом.
Требования к шкалам и циферблатам, вытекающие из закономерностей зрительного восприятия:
1. Шкалы должны быть равномерно разбиты, так как восприятие у нас целостное.
2. Возрастать должны в направлении часовой стрелки (что соответствует опыту).
3. Указатели не должны перекрывать цифру.
4. Расстояние между делениями и кончиком стрелки должно быть минимально, не более 1,5 мм (чтобы стрелка и деление создавали целостную структуру).
5. Форма стрелки лучше клиновидная.
6. Кончик стрелки должен быть такой же ширины как самое маленькое деление и должен быть окрашен в тот же цвет (обеспечивая целостность).
7. Перегрузочные диапазоны кодируются цветом или формой.
8. Расстояние между соседними делениями при прямом контрасте должно быть не меньше отметки одной ширины. При обратном контрасте не меньше 2-х отметок ширины.
9. Толщина линии цифр и букв при прямом контрасте должна соответствовать 1/6 высоты знака. При обратном контрасте должна соответствовать 1/10 – 1/13.
10. Интервалы между знаками должны соответствовать 0,5 – 1 ширины знака.
11. Отношение ширины знака к высоте: 3 к 5, или 2 к 3 (на шкалах). На счетчике: 2 к 3 или 1 к 1.
12. Наиболее удобны для чтения десятичные модули (они обладают достаточной информативностью и согласуются с опытом восприятия).
13. Цифры циферблатного счетчика должны появляться в вертикальном положении, не менее 2х цифр одновременно.
14. Цифры в барабанных счетчиках должны сменять друг друга не быстрее, чем 2 раза в 1 секунду. Возрастание чисел должно быть направлено вверх.
15. Сохранять максимально допустимую контрастность.
Несмотря на достаточную изученность оптимальных характеристик шкал, в реальности некоторые требования либо игнорируются, либо не отвечают требованиям задачи. Ниже приводится пример (7) организации циферблата (и шкалы).
Рис. 7. Пример циферблатов
На рисунке (7) показан секундомер. Примененная на нем шкала противоречит некоторым требованиям и трудна для чтения, но зато обеспечивает точную фиксацию коротких временных промежутков.