Проблематика сложных эргономических систем

Увы, в реальности дела обстоят не так благостно. И упи­рается всё, как ни парадоксально, в пресловутый человеческий фактор. Каждое технологическое усовершенствование ав­томатики вольно или невольно вытесняет оператора на пе­риферию непосредственного управления техникой. Поэтому возникает еще одно интересное обстоятельство: управляет вроде бы автоматика, а ответственность за безопасность по-прежнему несет человек. Ощущение исключенности из кон­тура управления может стать причиной неуверенности и бес­покойства или скуки, а прежняя профессиональная гордость сменяется чувством растерянности, ущербности, потери до­стоинства, когда оператор чувствует себя глупым на фоне умной автоматики.

При использовании автоматизированных систем управления неизбежно встает вопрос: даже если эта система станет бо­лее надежной и будет иметь дружественный интерфейс, дол­жен ли оператор, не раздумывая, следовать ее советам и не приведет ли это к отказу от ответственности при появлении критических независимых соображений? Операторы могут из­лишне полагаться на автоматику и, столкнувшись с неожидан­ной проблемой, пытаться ее не замечать, вместо того чтобы выключить автоматику и перейти на ручное управление. С дру­гой стороны, люди могут ошибиться в определении опасной или угрожающей ситуации, приняв ее за безопасную.

Возможности человека по работе в космосе известны не были, поэтому и в советский, и в американский проекты первых пилотируемых космических кораблей, соответственно «Восток» и «Меркурий», заложили концепцию приоритета автоматиче­ского управления по отношению к ручному, которое рассматри­валось в качестве резервного на случай нештатных ситуаций.

Безоговорочная ориентация на автоматику и недоверие к космонавту в отечественной космонавтике, в отличие от аме­риканской, сохранились и позднее. Многие последующие полеты показали, что выполнение экипажем функций дублирующего зве­на в нештатных ситуациях безошибочно реализовать не удает­ся. Причиной же являлись не недостатки в наземной професси- оналъной подготовке, а исключеиностъ космонавта из процесса управления в автоматическом режиме.

В 80-е годы XX века отечественная космонавтика столкну­лась с нетрадиционными отказами автоматики, заставившими пересмотреть основные принципы решения проблемы надежно­сти. Главным из них считается элементная избыточность для резервирования отказавшего оборудования. Новый тип отказов был связан не с поломками техники, а с неадекватной работой автоматики при диагностике бортовых систем.

Получается, что ограниченная адекватность и неодно­значность использования количественных критериев на­дежности функционирования той или иной аппаратуры вслед­ствие многовариантности и опосредованпости связей между различными системами и их взаимовлияния могут привести к возникновению не предусмотренных разработчиками ситуа­ций. Их парадоксальность заключается в том, что, несмотря на аварийную диагностику автоматики, сами технические си­стемы будут функционировать нормально! Но тогда переста­ет действовать основной принцип обеспечения надежно­сти, заключающийся в резервировании отказавших блоков систем, так как автоматика отключит любое количество ис­правной резервной аппаратуры, сколько бы ее ни было. Реали­зация управления в этом случае возможна только путем резер­вирования автоматики оператором на основе использования им не количественных, а качественных критериев оценки на­дежности, позволяющих проводить целостный анализ возни­кающих ситуаций.

Автоматика все больше проникает на транспорт. Многие из современных моделей автомобилей оснащаются системами спутниковой навигации, компьютерами, выполняющими функ­ции технической диагностики и даже непосредственного управ­ления.

С одной стороны, вероятность возникновения непредвиден­ных ситуаций не позволяет полностью положиться на автома­тику. С другой стороны, человек, лучше ориентируясь в слож­ных, нестандартных ситуациях, может споткнуться на ровном месте. Возможности проведения качественного, содержатель­ного анализа ситуаций оператором определяются его профес­сиональным опытом, знаниями и умениями, способностями к творческому мышлению, психологической готовностью принять ответственное решение в экстремальных условиях. Но даже профессионалам высокого класса это порой не удается. Че­ловек не всегда способен заменить автоматику в изначаль­но неизвестных и неопределенных ситуациях, нелинейных и неустойчивых процессах межсистемного взаимодействия. В этих условиях возможны ошибочные, несанкционированные действия, несоблюдение профессиональных норм и даже отказ от деятельности.

Ограниченность возможностей операторов в непредвиден­ной ситуации межсистемного взаимодействия выявила и авария на четвертом блоке Чернобыльской АЭС. Технических отказов при этол( не было, а одной из основных причин аварии, помимо ошибок персонала, явилось предположение разработчиков пла­нируемого эксперимента о независимости электротехнических и ядерных процессов.

Таким образом, основная проблема автоматизации заключа­ется даже не в компьютере и программном обеспечении. Эта проблема во многом имеет психологический характер, так как происходит столкновение в общем-то непримиримых позиций двух профессиональных групп людей — разработчиков техни­ки и средств автоматики, с одной стороны, и операторов — с другой. Первые (в надежде максимизировать надежность) спрашивают: что можно автоматизировать, что мешает пе­редать все функции компьютеру, и только затем: что можно оставить человеку? Вторые (надеясь достичь максимальной удовлетворенности трудом) задаются вопросом: какие задачи могут быть выполнены человеком и в каких ему не обойтись без помощи компьютера?

В связи с тем, что проблема автоматизации управления тех­никой явно имеет психологический аспект, она попадает в круг интересов инженерной психологии как одной из отраслей психо­логической науки.

Одним из первых стал принцип преимущественных воз­можностей, разработанный главным образом П. Фиттсом. Суть его 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 являются перечни преимущественных возможностей для различных задач. Например, человек превосходит машину в обнаружении слабых визуальных и акустических сигналов, создании и использовании гибких процедур, хранении больших объемов информации и вспо­минании нужных фактов в нужный момент, индуктивном мыш­лении; наоборот, машина превосходит человека в быстроте и силе реакций, выполнении повторяющихся, рутинных задач, ско­рости и точности вычислений. Варианты подобных перечней разрабатываются до сих пор.

Однако у этого принципа достаточно быстро выявились се­рьезные ограничения, выразившиеся в существенной тривиаль­ности итогового вывода: автоматика хорошо выполняет те функции, которые плохо выполняет человек, и наоборот. Ина­че говоря, возможности человека и автоматики оказались взаи­моисключающими. Однако существуют задачи., например оцен­ка риска движения на высокой скорости, с которой одинаково плохо справляются и люди, и машины.

В противовес принг(ипу преимущественных возможностей И. Джорданам был выдвинут принцип взаимодополняемости че­ловека и машины. В соответствии с ним нужно не распределять (фикции, а организовывать совместную деятельность человека и машины таким образом, чтобы взаимно усиливать их функции. Взаимодополняемость может выражаться как в обеспечении оптимальной трудности деятельности, так и в резервировании, дублировании человеком машины при возникновении отказов в ее работе посредством перехода на ручной режим управления.

К сожалению, из принципа взаимодополняемости прямо не следовали конкретные средства его реализации. Так, Джордан считал, что распределять следует не функции (задачи), а дей­ствия, из которых состоит каждая задача. Но главный вопрос: как определять необходимую степень автоматизации процессов управления? — остался открытым.

Следующим тагом стало понимание того, что разделе­ние функций между человеком и автоматикой на основе переч­ней Фиттса является статическим. С позиции проектирова­ния проблема распределения функций является нестационарной. Например, автоматика может отказать, а человек подвержен стрессам. Таким образом, следует осуществлять динамиче­ское, или адаптивное, распределение функций.

Общим для такого подхода является положение о зависимо­сти степени автоматизации процессов управления от харак­теристик решаемых задач, условий деятельности и величины когнитивной или умственной рабочей нагрузки (workload) опе­ратора. Считается необходимым снижать степень автома­тизации при малой нагрузке и наоборот, что позволяет поддер­живать ее на относительно постоянном уровне - - не слишком низком и не слишком высоком.

Основные трудности при этом связаны с определением кри­териев распределения задач. Попытки использования для оценки рабочей нагрузки различных психофизиологических параметров, прежде всего характеризующие активность мозга, пока не увен­чались успехом.

В то же время шпможеи и другой способ динамического распределения функций, при котором оператор сам принима­ет решение и осуществляет передачу функций автоматике или оставляет их для выполнения вручную. Однако оператор может переоценить ши, наоборот, недооценить свои возможности или ресурсы автоматики. Кроме того, автоматика с высокой сте­пенью доверия будет использоваться часто, в противном случае может неоправданно выбираться ручное управление.

Проблемы доверия автоматике, активности в управлении, резервирования человеком автоматики, а также ответствен­ности во многом решает принцип активного оператора, раз­работанный российскими психологами Н.Д. Заваловой, Б.Ф. Л о- мовым и В.А. Понамаренко. Как следует из названия, 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.

Соответственно степень автоматизации необходимо выби­рать так, чтобы человек, осуществляя непрерывный контроль процессов управления, часть операций по управлению выполнял самостоятельно. Следствием указанного принципа фактически является признание нецелесообразности использования полно­стью автоматических режимов и предпочтительность полуав­томатического управления.

Оставим сейчас в стороне целый пласт теоретических инженерно-психологических подходов к человеку и технике, яв­ляющихся методологической основой приведенных принципов. Это машиноцентрический, технократический, технически-ори- ентировалный подходы и противостоящие им антропоцентри­ческий, полъзователецентрический, антропоориентированный, пользовательско-ориентированный, деятельностно-ориентиро- ванный, когнитивный и другие.

Но что делать с новым типом отказов, выражающимся в возможности отключения исправных блоков систем, когда ни на автоматику, ни на человека нельзя полностью положиться? По­нятно, что функцию резервирования автоматики оператором, реализуемую посредством самостоятельного снижения им сте­пени автоматизации, нужто сохранить. Если же и оператор не может найти решения по выходу из непредвиденной ситуации, следует осуществить обратную, на первый взгляд парадоксаль­ную, функцию — резервирование оператора автоматикой. Ее можно реализовать путем принудительного, не зависящего от воли человека повышения степени автоматизации процессов управления.

В случае непонимания и серьезных трудностей по выходу из ситуации (которая, кстати, может возникнуть не только из-за отказов техники, но и из-за собственных ошибок) субъ­ективная сложность деятельности оператора будет гораз­до выше, ч'ем в нормальных условиях. Поэтому резервирование оператора автоматикой должно происходить при превышении некоторой нормативной величины этого показателя. И чем больше превышение, тем выше должна быть степень автома­тизации, включая и переход на автоматический режим управ­ления, если он возможен. В противном случае должны реализо- вываться автоматические резервные или аварийные режимы, обеспечивающие прежде всего надежность и безопасность технического объекта.

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, оператор переходит обратно к пачуавтоматическому режиму управления, если же нет — кон­тролирует работу автоматики.

Таким образом, полуавтоматические режимы управления должны являться основньши и выбираться исходя из оценки адекватности использования количественных критериев в про­граммах автоматики, а автоматические и ручные — рассма­триваться как резервные для страховки оператора и автомати­ки соответственно. Изложенная стратегия гибкого изменения степени автоматизации процессов управления составляет со­держание разработанного принципа взаимного резервирова­ния оператора и автоматики.