Методы инженерной психологии и эргономики

1. Методы инженерной психологии и эргономики

МЕТОДЫ ИНЖЕНЕРНОЙ
ПСИХОЛОГИИ И
ЭРГОНОМИКИ
Лебедь И. Н.

2. 1 Общая характеристика методов

1 ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА МЕТОДОВ
Многомерный и многоуровневый характер
психических процессов требует применения
различных методов для возможно более
полного изучения деятельности человекаоператора в СЧМ, и прежде всего – энергоинформационной
стороны
этой
деятельности.

3. 1 Общая характеристика методов

1 ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА МЕТОДОВ
Для правильного понимания области и
условий
применения
в
инженерной
психологии методов нужна прежде всего их
классификация.
Ее основой традиционно считается способ
получения данных о деятельности оператора.
С этой точки зрения можно выделить
психологические,
физиологические,
математические и имитационные методы.

4. 1 Общая характеристика методов

1 ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА МЕТОДОВ
С помощью психологических методов осуществляются анализ
деятельности оператора (или ее отдельных сторон) в реальных
или лабораторных условиях, проводится оценка влияния разного
рода факторов на деятельность оператора и ее результаты.
Применение их в инженерной психологии осуществляется по
двум основным направлениям: в целях исследования или в целях
испытаний.
В результате исследований (наблюдение, эксперимент, опрос)
устанавливаются определенные факторы и закономерности,
раскрываются механизмы деятельности оператора, проводится
психологический анализ деятельности.
В результате испытаний, проводимых обычно с помощью тестов
(заданий), у человека определяется личный уровень тех или иных
психологических качеств и характеристик.

5. 1 Общая характеристика методов

1 ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА МЕТОДОВ
Физиологические
методы
применяются
в
инженерной
психологии
для
изучения
функционального
состояния
оператора
в
процессе трудовой деятельности, для определения
реакции различных систем организма на
выполнение данной деятельности.
Анализ
физиологических
характеристик
оператора
позволяет
оценить,
какими
средствами,
какой
«ценой»
достигается
выполнение задачи оператором.

6. 1 Общая характеристика методов

1 ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА МЕТОДОВ
Использование
математических
методов
в
инженерной
психологии осуществляется:
• при статистической обработке результатов наблюдений;
• при отыскании зависимостей, описывающих соотношение
между изучаемыми переменными;
• при построении моделей деятельности оператора.
Первые две из перечисленных задач являются традиционными для
многих отраслей психологии, последняя же относится к числу
специфических задач инженерной психологии.
Разновидностью
математических
методов
являются
имитационные методы. Суть их сводится к моделированию с
помощью ЭВМ изучаемых процессов.
В инженерной психологии эти методы используются для
моделирования деятельности оператора с помощью ЭВМ.

7. 1 Общая характеристика методов

1 ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА МЕТОДОВ
Эффективное
изучение
деятельности
оператора может быть проведено только при
разумном сочетании различных методов.
Это вытекает из требований системного
подхода.
Традиционно для технического обеспечения
инженерно-психологических исследований
используются компьютерные средства.

8. 1.1 Психологические методы

1.1 ПСИХОЛОГИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ
Основными
из
психологических
методов,
применяемых в ИП являются наблюдение и
эксперимент.
Цель наблюдения как метода инженерной
психологии – выявить профессионально значимые
особенности психических процессов путем
изучения и сопоставления внешних проявлений
деятельности
человека,
мимики,
речи
и
результатов его труда.

9. 1.1 Психологические методы

1.1 ПСИХОЛОГИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ
Эксперимент в инженерной психологии –
это изучение психологических особенностей
деятельности
оператора,
вызванных
изменением условий, цели или способа
выполнения этой деятельности.
Эксперимент может быть лабораторным или
естественным.

10. 1.1 Психологические методы

1.1 ПСИХОЛОГИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ
Лабораторный эксперимент может быть двух
видов: синтетический и аналитический.
Естественный эксперимент может проводиться в
различных формах. Простейшей формой
является решение «вводных задач» (например:
«Случилось то-то, что Вы будете делать?»).
Естественный
эксперимент
часто
также
дополняется
результатами
других
видов
исследования.

11. 1.1 Психологические методы

1.1 ПСИХОЛОГИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ
Особенно
широкое
применение
в
последнее
время
(в
частности,
при
исследовании сложных систем «человек–
машина»)
приобретает
сочетание
естественного
эксперимента
с
математическими моделями деятельности
оператора.

12. 1.2 Физиологические методы

1.2 ФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ
Применение физиологических методов в инженерной
психологии обусловлено следующими обстоятельствами:
1. Физиологические характеристики имеют важное
значение для контроля состояния оператора.
2.
Любое
психологическое
проявление
имеет
физиологическую основу.
3. В клинической практике и физиологии труда накоплен
определенный
опыт
обработки
и
анализа
физиологических характеристик; имеется также богатый
арсенал приборов для проведения физиологических
измерений.

13. 1.2 Физиологические методы

1.2 ФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ
Наиболее часто в ИП применяются такие физиологические
методы,
как:
электроэнцефалограмма
(ЭЭГ),
характеризующая биоэлектрическую активность головного
мозга;
электромиограмма
(ЭМГ)
–
регистрация
биопотенциалов
мышц
человека;
кожно-гальваническая
реакция (КГР), характеризующая изменение электрического
сопротивления
или
разности
потенциалов
кожи;
электрокардиограмма (ЭКГ) – регистрация электрических
явлений,
возникающих
в
сердечной
мышце;
электроокулограмма (ЭОГ), характеризующая электрическую
активность глазных мышц; пневмограмма (ПГ) – запись
внешнего дыхания; речевой ответ (РО) изучается по
спектральным и временным характеристикам речи оператора.

14. 1.2 Физиологические методы

1.2 ФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ
На практике применяется обычно так
называемый
полиэффекторный
метод,
заключающийся
в
одновременной записи и анализе
целого
комплекса
показателей,
называемого симптомокомплексом.

15. 1.3 Математические методы

1.3 МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ
Математические методы
применяются для
формализованного описания
и построения
математических моделей
деятельности оператора
(функционирования СЧМ).

16. 1.3 Математические методы

1.3 МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ
К математическим методам в инженерной психологии
предъявляются следующие требования:
размерность (описание процессов управления со многими
взаимосвязанными переменными),
динамичность (учет фактора времени), неопределенность
(учет случайных, вероятностных составляющих в деятельности
оператора),
факторность (учет специфических особенностей поведения
человека, например напряженности, эмоций и т.д.),
описательность
(возможность
описания
внутренних,
психофизиологических механизмов деятельности человека).

17. 1.3 Математические методы

1.3 МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ
Наиболее широкое использование в
настоящее
время
для
описания
деятельности оператора нашли методы:
теории информации,
теории массового обслуживания,
теории автоматического управления.

18. 1.3 Математические методы

1.3 МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ
Методы теории информации применяются в инженерной психологии при
решении ряда задач.
Во-первых,
количество
перерабатываемой
информации
может
использоваться как мера сложности работы оператора, следовательно,
такой способ позволяет сравнивать между собой различные виды
операторской деятельности.
Во-вторых, зная количество информации, можно оценить время, которое
затрачивает оператор на переработку этой информации, поскольку
между ними, как правило, существует линейная зависимость.
В-третьих, знание количества информации позволяет согласовать
скорость ее выдачи (производительность источника информации) с
психофизиологическими возможностями человека по ее приему и
обработке.

19. 1.3 Математические методы

1.3 МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ
Основные
причины
трудностей
применения
теории
информации
для
изучения
деятельности
оператора
заключаются в следующем:
1.В основе расчета количества информации лежит длина
физического алфавита сигналов и вероятностей их появления.
2.Теория информации занимается лишь стационарными
процессами, статистические характеристики которых с
течением времени не меняются.
3.Теория информации не учитывает смысловую сторону
информации, ее ценность и значимость.
4.Теория
информации
не
учитывает
временную
неопределенность сигналов.

20. 1.3 Математические методы

1.3 МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ
Применение теории массового обслуживания позволяет
решить многие вопросы организации деятельности человекаоператора.
К их числу относится:
определение необходимого числа операторов,
определение требований к уровню подготовленности
оператора (обученности, скорости реакций, объему
памяти и т. д.),
определение допустимой плотности потока сигналов,
поступающих к оператору,
решение некоторых задач организации взаимодействия

21. 1.3 Математические методы

1.3 МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ
Теория
массового
обслуживания
представляет
возможность
вычисления
вероятностей различных состояний системы
«человек–машина».
Следовательно, так же как и теория
информации,
теория
массового
обслуживания дает количественные методы
описания деятельности человека-оператора.

22. 1.3 Математические методы

1.3 МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ
Для построения математических моделей деятельности
оператора в системах непрерывного типа (транспортные
средства: самолет, автомобиль, корабль; системы, в которых
оператор выполняет функции слежения или наведения;
системы регулирования параметров, работающие с участием
человека, и т. п.) могут применяться методы теории
автоматического управления (ТАУ).
С позиций ТАУ человек-оператор рассматривается как элемент
следящей системы, какой представляется в данном случае
система «человек–машина».
На работу системы влияют динамические связи элементов
системы друг с другом и человеком.

23. 1.3 Математические методы

1.3 МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ
Применение математических методов для построения моделей
операторской деятельности позволяют установить взаимосвязь
между выходными реакциями человека (результатами его
деятельности) и входными воздействиями. Установление такой
взаимосвязи имеет особенно большое значение при
инженерно-психологическом проектировании СЧМ.
Однако
только
этим
не
ограничивается
применение
математических методов в инженерной психологии. Кроме
этого, они используются для планирования и обработки
результатов экспериментальных исследований; для построения
уравнений,
которые
описывают
соотношения
между
переменными, изучаемыми в эксперименте; для проведения
инженерно-психологических измерений и т.п.

24. 1.4 Имитационные методы

1.4 ИМИТАЦИОННЫЕ МЕТОДЫ
Весьма
полезные
результаты
дает
применение
статистического моделирования. Оно базируется на методе
статистических испытаний (метод Монте-Карло). Метод основан
на розыгрыше (имитации) воздействия случайных факторов на
деятельность
оператора
и
функционирование
СЧМ
непосредственно в ходе моделирования. Этим объясняется
другое название метода – имитационное моделирование.
Смысл метода заключается в многократной реализации с
помощью ЭВМ моделируемого процесса. Каждая реализация
носит случайный характер. Достоверность окончательного
решения
достигается
статистической
обработкой
промежуточных результатов по множеству реализаций.

25. 1.4 Имитационные методы

1.4 ИМИТАЦИОННЫЕ МЕТОДЫ
Имитационные методы занимают промежуточное
положение
между
экспериментальными
и
математическими методами.
По способу получения данных о деятельности
оператора метод является математическим, а по
характеру их получения и использования он копирует
экспериментальный метод. Поэтому имитационные
методы
называют
также
машинным
или
математическим экспериментом.

26. 1.4 Имитационные методы

1.4 ИМИТАЦИОННЫЕ МЕТОДЫ
Применение
имитационных
методов
позволяет
избежать многих недостатков экспериментальных и
математических методов.
Имитационные
методы
позволяют
получить
сравнительно высокую достоверность результатов
моделирования уже на ранних этапах проектирования
СЧМ, а также, когда эксперименты с реальными
объектами сильно затруднены, а порой и вовсе
невозможны.
Кроме того, в ряде случаев его стоимость может
оказаться гораздо ниже, чем стоимость эксперимента.

27. 1.4 Имитационные методы

1.4 ИМИТАЦИОННЫЕ МЕТОДЫ
Построение имитационных моделей базируется на
применении научных данных из общей и групповой
психологии,
технических
наук,
математики,
планирования эксперимента, практики применения
ЭВМ.
Имитационные модели деятельности оператора в
системе «человек–машина» можно разбить на два
основных
вида:
модели
решения
оператором
отдельной
конкретной
задачи
и
модели
его
функционирования в условиях потока таких задач
(модели обслуживания).

28. ВЫВОД

В результате моделирования вычисляются многие
характеристики деятельности оператора:
• степень загрузки,
• периоды занятости,
• своевременность решения задач и др.
Зная их, можно определить допустимую плотность (темп
поступления) задач, произвести оценку загрузки
оператора, выявить характер и частоту появления
различных ситуаций в системе «человек–машина».