Психологическая структура и распределение функций в системах “человек – техника”

Введение

     Современная наука и инженерная деятельность втягивает в орбиту человеческой жизнедеятельности принципиально новые типы объектов, требующие развития новых стратегий обращения с ними. В повседневной практике мы все чаще имеем дело уже не просто с техническим устройством или машиной, усиливающими возможности продуктивной деятельности человека, и даже не просто с человеко-машинными системами, а со сложными системными комплексами, в которых увязываются в качестве компонентов единого целого технический процесс, связанный с функционированием человеко-машинной системы, локальная природная экосистема (биоценоз), в которую данный процесс должен быть внедрен, и социокультурная среда, принимающая новую технологию. Весь этот комплекс в его динамике предстает как особый развивающийся объект, открытый по отношению к внешней среде и обладающий свойствами саморегуляции. Вместе с тем он внедряется в среду, которая в свою очередь не просто выступает нейтральным полем для функционирования новых системных технологических комплексов, а является некоторым целостным живым организмом.

     Такие процессы видоизменения технического объекта происходят практически во всех сферах жизни, начиная от рождения и до смерти человека. Да и сама жизнь становится в некоторой степени зависимой от развития техники и технологии в обществе: там, где техническому прогрессу открыты все пути для движения вперед, жизнь имеет больше шансов на продолжение. И я думаю, это утверждение нельзя просто опровергнуть (разработка технологии синтеза инсулина и миллионы спасенных человеческих жизней — один факт из миллиарда, но его одного вполне достаточно). С другой стороны, взрывное совершенствование и расширение области применения технических средств зачастую все чаще и чаще ставят под сомнение саму возможность существования жизни на планете. Что это — фатальный кризис цивилизации или начало новой эры человечества?  

     В моей работе дан обзор основных видов классификации современной техники, и особое внимание уделено рассмотрению общих тенденций в развитии техники и технологий на рубеже тысячелетий. О том, какое место технические объекты и технологии занимают в обществе, рассказано на примере информационных и биотехнических систем.

     Произошел резкий, качественный скачек в развитии науки и техники, который заставляет по-новому осмыслить как весь предшествующий ход научно-технического прогресса, так и возможные перспективы в будущем. Кибернетика и бионика разрабатывают такие принципы техники будущего (безмашинная техника, например, или устройство, представляющее собой симбиоз живого организма с техникой), которые не укладываются в привычные представления. Революция в технике сопровождается и обуславливается революцией в науке, в инженерно-техническом мышлении. Техника оказывает влияние на общественные отношения, на идеологию, нравственные отношения, ставит новые проблемы перед обществом.

     Несколько глав реферата посвящено проблемам взаимоотношений человека и современных технических систем, а также в них затронут вопрос об ответственности ученого, инженера за последствия деятельности их разработок на окружающий мир. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Понятия о системах.

      Под системой понимается целостное  множество (совокупность) объектов (элементов), связанных между собой  определенными отношениями и  взаимодействующих таким образом, чтобы обеспечить выполнение системой некоторой достаточно сложной функции (достижение цели).Целостность означает, что относительно окружающей среды система выступает и соответственно воспринимается как нечто единое.

     Признаком системности является структурированность системы, взаимосвязанность составляющих ее частей, подчиненность организации всей системы определенной цели.Обязательными компонентами любой системы являются составляющие ее элементы (подсистемы). Само понятие элемента условно и относительно, так как любой элемент, в свою очередь, всегда можно рассматривать как совокупность других элементов.Поскольку все подсистемы и элементы, из которых состоит система, определенным образом взаиморасположены и взаимосвязаны, образуя данную систему, можно говорить о структуре системы. Структура системы - это то, что остается неизменным в системе при сохранении ее состояния, при реализации различных форм поведения, при совершении системой операций и т.п.

     Любая система имеет, как правило,  иерархическую структуру, т.е. может быть представлена в виде совокупности подсистем разного уровня, расположенных в порядке постепенности. При анализе тех или иных конкретных систем достаточно оказывается выделение некоторого определенного числа ступеней иерархии.Системы функционируют в пространстве и времени. Процесс функционирования систем представляет собой измерение состояния систем, переход ее из одного состояния в другое. В соответствии с этим системы подразделяются на статические и динамические.

Статическая система - это система с одним возможным состоянием.

Динамическая  система - система с множеством состояний, в которой с течением времени  происходит переход от состояния  в состояние.

     Основой системного подхода является анализ, т.е. разделен" целого на составляющие элементы в противоположность синтез, который объединяет части в сложное целое.С позиций безопасности производственных процессов одна задач системного метода состоит в том, чтобы увидеть, как системы функционируют в системе во взаимодействии с другими частями. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Понятие о надежности работы человека при взаимодействии техническими системами.

     Технические системы становятся взаимосвязанными только благодаря наличию такого основного звена, как человек. Согласно данным, примерно 20-30% отказов прямо или косвенно связаны с ошибками человека; 10-15% всех отказов непосредственно связаны с ошибками человека. Ввиду этого, анализ надежности реальных систем должен обязательно включать и человеческий фактор.

   Надежность работы человека определяется как потребность успешного выполнения им работы или поставленной задачи на заданном этапе функционирования системы в течение заданного интервала времени при определенных требованиях к продолжительности выполнения работы.

     Ошибка человека определяется как невыполнение поставленной задачи (или выполнение запрещенного действия), которое может явиться причиной повреждения оборудования или имущества либо нарушения нормального хода запланированных операций.В реальных условиях в большинстве систем независимо от степени их автоматизации требуется в той или иной мере участие человека.Можно утверждать, что там, где работает человек, появляются ошибки. Они возникают независимо от уровня подготовки квалификации или опыта. Поэтому прогнозирование надежности оборудования без учета надежности работы человека не может дат истинной картины.

     Ошибки по вине человека могут возникнуть в тех случаях, когда оператор или какое-либо лицо стремится к достижению ошибочно! цели; поставленная цель не может быть достигнута из-за неправильных действий оператора; оператор бездействует в тот момент, когда его участие необходимо.

     Виды ошибок, допускаемых человеком на различных стадия взаимодействия в системе "человек - машина" можно классифицировать следующим образом:

1. Ошибки  проектирования: обусловлены неудовлетворительны"  качеством проектирования. Например, управляющие устройства индикаторы  могут быть расположены настолько  далеко друг от что оператор  будет испытывать затруднения  при одновременном пользовании  ими.

2.Операторские ошибки: возникают при неправильном выполнении обслуживающим персоналом установленных процедур или в тех случаях, когда правильные процедуры вообще не предусмотрены.

3.Ошибки изготовления: имеют место на этапе производства вследствие (а) неудовлетворительного качества работы, например неправильной сварки, (б) неправильного выбора материала, (в) изготовления изделия с отклонениями от конструкторской документации.

4. Ошибки технического обслуживания: возникают в процессе эксплуатации и обычно вызваны некачественным ремонтом оборудования или неправильным монтажом вследствие недостаточной подготовленности обслуживающего персонала, неудовлетворительного оснащения необходимой аппаратурой и инструментами.

5.Внесение ошибок: как правило, это ошибки, для которых трудно установить причину их возникновения, т.е. определить, возникли они по вине человека или же связаны с оборудованием.

6. Ошибки  контроля: связаны с ошибочной  приемкой как годного элемента  или устройства, характеристики  которого выходят за пределы 160 допусков, либо с ошибочной отбраковкой годного устройства или элемента с характеристиками в пределах допусков.

7.Ошибки обращения: возникают вследствие неудовлетворительного хранения изделий или их транспортировки с отклонением от рекомендаций изготовителя.

8.Ошибки организации рабочего места: теснота рабочего помещения, повышенная температура, шум, недостаточная освещенность и т.п.

9.Ошибки управления коллективом: недостаточное стимулирование специалистов, их психологическая несовместимость, не позволяющие достигнуть оптимального качества работы.

    Свойства человека ошибаться является функцией его психологического состояния. Интенсивность ошибок во многом определяется параметрами внешней среды, в которой человек работает.

    Ошибки человека можно распределить по трем уровням и на каждом уровне возможно предусмотрение ошибок. Например, на уровне 1 можно предотвратить ошибки человека; на уровне 2 можно избежать нежелательных последствий ошибок, корректируя неправильное функционирование системы вследствие ошибок, внесенных по вине человека; на уровне 3 можно исключить повторное возникновение тех или иных ситуаций, приводящих к ошибкам человека.

     Причинами изготовления ненадежной продукции могут быть:

1. отсутствие регулярной проверки соответствия стандартам;
2. ошибки в применении материалов и неправильный контроль материалов в ходе производства;
3. неправильный учет и отчетность по контролю, включая информацию об усовершенствовании технологии;
4. не отвечающие стандартам схемы выборочного контроля;
5. отсутствие испытаний материалов на их соответствие;
6. невыполнение стандартов по приемочным испытаниям;
7. отсутствие инструктивных материалов и указаний по проведению контроля;
8. нерегулярное использование отчетов по контролю для усовершенствования технологического процесса.

Влияние техники на человека

     Н.Бердяев считает, что человечество стоит перед основным парадоксом: "без техники невозможна культура, с нею связано самое возникновение культуры, и окончательная победа техники в культуре, вступление в техническую эпоху влечет культуру к гибели". В культуре всегда есть два элемента – элемент технический и элемент природно-органический. И окончательная победа элемента технического над элементом природно-органическим означает перерождение культуры во что-то иное, на культуру уже не похожее. "Романтизм есть реакция природно-органического элемента культуры против технического его элемента" . Поскольку романтизм восстает против классического сознания, оно восстает против преобладания технической формы против природной. "Возврат к природе есть вечный мотив в истории культуры, в нем чувствуется страх гибели культуры от власти техники, гибели целостной человеческой природы" . Техническая эпоха требует от человека фабрикации продуктов, и при том в наибольшем количестве при наименьшей затрате сил. Человек делается орудием производства продуктов. "Вещь ставится выше человека".

     Техника раскрывает новую ступень действительности, и эта действительность есть сознание человека, результат прорыва духа в природу и внедрение разума в стихийные процессы.

     И вот трагедия в том, что "творение восстает против своего творца, более не повинуется ему". Мы это видим во всех процессах рационализации в техническую эпоху, когда человек заменяется машиной. техника заменят органически-иррациональное организованно-рациональным. Но она порождает новые иррациональные последствия в социальной жизни. Так рационализация промышленности порождает безработицу, величайшее бедствие нашего времени. Труд человека заменяется машиной, что есть положительное завоевание, которое должно было бы уничтожить рабство и нищету человека. Но машина совсем не повинуется тому, что требует от нее человек, она диктует свои законы. "Человек сказал машине: ты мне нужна для облегчения моей жизни, для увеличения моей силы, машина же ответила человеку: а ты мне не нужен, я без тебя все буду делать, ты же можешь пропадать" . Система Тейлора есть крайняя форма рационализации труда, но она превращает человека в усовершенствованную машину. Машина хочет, чтобы человек принял ее образ и подобие. "Но человек есть образ и подобие Бога и не может стать образом и подобием машины, не перестав существовать. Самый дух, создавший технику и машину, не может быть технизирован и машинизирован без остатка, в нем всегда останется иррациональное начало" . Но техника, по мнению Н.Бердяева, хочет овладеть духом и рационализировать его, превратить в автомат, поработить его. И это "титаническая борьба человека и технизируемой им природы".

     Сначала человек зависел от природы и зависимость эта была растительно-животной. Но вот начинается новая зависимость человека от природы, от новой природы, технически-машинная зависимость. В этом вся мучительность проблемы. Организм человека был приспособлен к старой природе. Это было приспособление растительно-животное. Но человек совсем еще не приспособился к той новой действительности, которая раскрывается через технику и машину, он не знает, в состоянии ли будет дышать в новой электрической и радиоактивной атмосфере, в новой холодной, металлической действительности, лишенной душевной теплоты. "Мы совсем еще не знаем, на сколько разрушительна для человека та атмосфера, которая создается его собственными техническими открытиями и изобретениями".

     Техника дает человеку "чувство страшного могущества, и она есть порождение воли к могуществу и к экспансии" /6/. Новая форма массовой организации жизни, эта технизация жизни разрушает красоту старой культуры, старого быта. Массовая техническая организация жизни уничтожает всякую индивидуализацию, всякое своеобразие и оригинальность, все делается безлично-массовым, лишенным образа. Производство в эту эпоху массовое и анонимное.  

     Техника наносит удары гуманизму, гуманистическому миросозерцанию, гуманистическому идеалу человека и культуры. Машина о природе своей антигуманистична. "Техническое понимание науки совершенно противоположно гуманистическому пониманию науки и вступает в конфликт с гуманистическим пониманием полноты человека" /6/. Техника, по мнению Бердяева, менее опасна для духа, хотя это на первый взгляд может удивить. В действительности можно сказать, что мы живем в эпоху техники и духа. "Религиозный смысл современной техники именно в том, что она все ставит под знак духовного вопроса, а потому может привести и к одухотворению. Она требует напряжения духовности".

     Техника перестает быть нейтральной, она делает человека космиургом. По сравнению с орудиями, которые современная техника дает в руки человека, прежние его орудия кажутся игрушечными. Это особенно видно на технике войны. Разрушительная сила прежних орудий войны была очень ограничена, все было очень локализовано. Старыми пушками, ружьями и саблями нельзя было истребить большой массы человечества, уничтожить большие города, подвергнуть опасности самое существование культуры. Между тем как новая техника дает ему эту возможность. И во всем техника дает человеку страшную силу, которая может стать истребительной. Скоро мирные ученые смогут производить потрясения не только исторического, но и космического характера. Небольшая кучка людей, обладающая секретом технических изобретений, сможет тиранически держать в своей власти все человечество. Это вполне можно себе представить. Но когда человеку дается сила, которой он может управлять миром и может истребить значительную часть человечества и культуры, тогда все делается зависящим от духовного и нравственного состояния человека, от того, во имя чего он будет употреблять эту силу. 
 

Оценка  надежности системы "человек-машина".

     Прежде чем приступить к рассмотрению надежности системы "человек - машина", следует пояснить основные положения теории надежности технических систем, поскольку эти понятия надежности (с учетом специфических особенностей человека) применимы к данной системе,

Под надежностью  системы (или ее элемента) понимают свойство выполнять заданные функции в течение определенного времени при заданных условиях работы. Надежность следует понимать как совокупность трех свойств: безотказности, восстанавливаемости и долговечности. Фундаментальным понятием теории надежности является понятие отказа. Под отказом понимают случайное событие, состоящее в том, что система (элемент) полностью или частично утрачивает свою работоспособность, в результате чего заданные системе (элементу) функции не выполняются.

     Оценка надежности системы "человек - машина" может производиться различными методами: аналитическим, экспериментальным, имитационным. На этапах проектирования преобладаю расчетные методы, которые основаны на статистических данных о надежности и скорости выполнения заданных функций оператором, с надежности технических средств, влиянии различных факторов внешней среды на надежность техники, взаимном влиянии оператора и техники и пр.

     В системотехническом методе оценки надежности СЧМ чело представляется в виде компонента системы.

     При этом выделяют следующие случаи оценки надежности системы при взаимодействии технических средств и человека-оператора при допущении, что отказы техники и ошибки оператора являются редкими, случайными независимыми событиями, что появление более одного однотипно; события за время работы системы от t0 до t0 + t практически невозможно, что способности оператора к компенсации ошибок и безошибочно работе - независимые свойства оператора. 

Перспективы развития системы "человек - техника"

     Сегодня - в отличие от периода индустриализации - в машиностроении должны создаваться главным образом не средства механизации производства, а средства его автоматизации и притом не частичной, а комплексной и не жесткой (трудоемкой в переналаживании), а гибкой. Сегодня машиностроение в состоянии удовлетворить таким требованиям. создание гибких автоматизированных производств, заводов-автоматов, работающих по так называемой безлюдной технологии,- таково магистральное направление технической реконструкции промышленности сейчас и в будущем .

     Какие же изменения ожидаются при этом в структуре распределения членов общества по основным видам производства средств жизни, по соответствующим сферам общественного разделения труда?

     Понятно, что такие изменения зависят не только от того, какие пропорции сложились к настоящему времени, сколько от того, какие виды производства будут эффективнее обеспечивать удовлетворение развивающихся потребностей общества, Это зависит не только от развития структуры общественных потребностей, но и от того, какие виды производственной деятельности вносят и будут вносить наибольший вклад в повышение производительности общественного труда, т.е. в производство и функционирование высокопроизводительных (малолюдных или безлюдных) и эффективных (ресурсосберегающих и гибких) автоматических производственных систем.

     Чтобы выявить эти виды производственной деятельности, необходимо принять во внимание функционально-технологическое содержание труда в нынешнем промышленном производстве и изменения в этом содержании, которые происходят при автоматизации современного типа.

     Важно также учитывать, что в связи с автоматизацией производства встал вопрос об отнесении к числу самостоятельных производственных отраслей деятельность по переработке информации. Для дальнейшего повышения эффективности вещного производства требуются таким образом, как те его системы, которые Маркс называл костной, мускульной и сосудистой, так и искусственная "нервная" система производства, т.е. техническая система, которая осуществляла бы основную массу операций по регуляции его технологических процессов.

     "Костно-мускульная" система производства создается в основном в процессе индустриализации, когда "с введением машин общественное производство в крупном масштабе обретает силу, для того, чтобы целиком вводить в процесс труда продукты, представляющие большое количество прошлого труда, целиком вводить их в процесс труда в качестве средств производства...".

     Однако эти большие количества прошлого труда в подавляющей части представляют труд, затраченный на производство вещей, вещных средств к жизни. Для создания "нервной" системы производства этого уже не достаточно. Необходимы автоматические средства фиксации, хранения, переработки и выдачи информации - средства информатики, информационной автоматики. Их создание требует большого количества и того труда, который нужен в производстве информационных, знаковых средств к жизни. Обусловлено это не только тем, что технические средства информатики являются наукоемкой продукцией, для производства которой нужны большие объемы научно-технической информации, значительные затраты труда в сфере научных исследований и опытно-конструкторских разработок. В состав средств информатики всегда входят не только технические но и определенные математические и программные средства.

     В то же время удельная трудоемкость технических (вещных) средств информатики благодаря автоматизации их производства значительно снижается. На определенном этапе развития этих тенденций производство знаковых компонентов информационно-вычислительных систем и устройств начинает превосходить по своим экономическим масштабам производство вещных компонентов этих же систем и устройств - информационно-вычислительной техники, ее периферийного оборудования, запасных частей, рабочих материалов и т.п. Так, если к началу 70-х годов расходы на программное обеспечение составляли не более 15% от общих затрат пользователей на информационно-вычислительные системы, то к началу 80-х годов эта доля составляла более 70%, а к середине 80-х годов доля затрат на производство и воспроизводство программных средств приблизилась к 80% /. Стоимостная масса продукции сферы математического программирования и общая численность работников, занятых в этой сфере экономики наиболее развитых в промышленном отношении стран, достигли масштабов, которые до того были характерны только для ведущей отрасли информационного производства - сферы научных исследований и научно-конструкторских разработок .

     Рост затрат общественного труда на информационное производство обусловливается, конечно, не только развитием производства средств информатики. Появление сравнительно дешевых средств хранения и автоматической переработки больших массивов информации создало лишь практическую возможность быстрого наращивания объемов информации. Само же наращивание этих объемов обусловлено ростом потребностей общества в информации по мере завершения промышленной революции в производственных силах и превращения вещного производства в преобладающую сферу производства средств к жизни и производства непосредственной жизни в целом.

     Рост информационных потребностей общества, осуществившего индустриализацию, с одной стороны, и создание обществом объективных возможностей (средств информатики) для удовлетворения этих потребностей - с другой, сформировали необходимые предпосылки для перераспределения общественного труда в пользу сферы производства информации. Эти предпосылки стали достаточными, когда в совершенствовании средств машинной информатики был перейден определенный "рубеж" экономической эффективности их массового применения. Когда каждая единица больших масс труда, затрачиваемого в информационном производстве, приводит к экономии труда в вещном производстве в среднем более чем на одну единицу, становится целесообразным опережающий рост приложения труда в сфере информационного производства.

     В свете приведенных данных и изложенных выше соображений ответ на вопрос о ближайшем изменении структуры распределения членов общества по видам производства, связанным с переходом производительных сил в качественно новое состояние, представляется сегодня достаточно очевидным и подтверждающим гипотезу-прогноз начала 70-х годов о том, что "в тенденции доминирующим оказывается производство информации".

     Общественное производство информации всегда представляет собой материальный процесс - преобразование некоторого вещества или поля, придание ему определенной формы при помощи средств труда, органов человеческого тела. Соответственно в сферу производства информационных средств к жизни входят все процессы того совокупного совместного труда, как умственного так и физического, конечным продуктом которого, поступающим в обращение, являются знаковые системы. Труд в данной сфере производства как и в любой другой, являясь расходованием человеческой рабочей силы в особой целесообразной форме конкретного труда, в то же время есть и абстрактный труд. Поэтому при известных социально-экономических условиях продукты этого труда - знаковые системы - выступают не только в качестве потребительных стоимостей, но и в качестве товаров, носителей стоимости - "сгустков" абстрактного человеческого труда. Это находит свое выражение в стоимостных формах оценки и товарных формах обмена продуктов информационного производства. 
 
 

Психологическая структура и распределение функций в системах “человек – техника”.

Роли  и основные функции  человека

     Одна из важнейших проблем практической психологии человеко-машинных систем состоит в изучении методов и критериев определения возможностей и целесообразности автоматизации функций человека. Общий путь решения данной проблемы сводится к следующему:

• проведение структурного анализа деятельности операторов;
• выявление закономерностей развития и формирования перцептивных, умственных и исполнительных действий человека;
• определение возможностей автоматизации этих действий;

учет "интересов" системы при автоматизации отдельных  звеньев.Важным является определение  рациональной степени автоматизации  деятельности человека и на этой основе оптимальное распределение функций  между человеком-оператором и техническими средствами.