Глава 1
ВВЕДЕНИЕ В ЭРГОНОМИКУ
- Система «человек-машина»: определение, классификация, структура, распределение функций
Рассмотрение любой системы требует тщательного изучения всех ее разнообразных компонентов и их взаимодействия - именно такой путь анализа и синтеза сложных систем получил название «системный подход». Заметим, что компоненты системы (под компонентами здесь понимаются результаты членения системы до любого рассматриваемого уровня - подсистемы, агрегаты, элементы и др.) могут иметь самую разнообразную природу (например, живую или неживую), предназначение (преобразование и передача энергии или информации) и роль (управляющие и управляемые). Их соединение в целостную систему далеко не всегда возможно, а если и возможно, то система может оказаться настолько сложной, что ее создатели и эксплуатационники неизбежно столкнутся в будущем с немалым количеством самых неожиданных трудностей. Почему это происходит?
Соединение большого числа разнородных компонентов в единую систему сопровождается появлением многочисленных новых взаимосвязей и, порой, труднопредсказуемых свойств. Поведение такой системы может оказаться для нас неожиданным, так как мы далеко не всегда обладаем полностью адекватной моделью — так в своих работах И.Пригожин определил сложную систему. Именно крайняя ограниченность наших знаний о мире составляет сегодня главный критерий сложности систем и основной источник трудностей, возникающих при работе с ними. Атомные станции - системы, где человеку приходится работать со сложной техникой - яркое тому подтверждение. Рассмотрим АЭС с системных позиций.
С одной стороны (рис. 1.1), мы имеем сложную техническую систему - АЭС, объединяющую множество связанных и взаимодействующих друг с другом систем, подсистем, механизмов, агрегатов, трубопроводов и веществ. С другой стороны - человека, представляющего собой сложную биологическую систему, элементами которой являются части тела, рецепторы (глаза, уши, кожа и др.), головной мозг.
Отметим, что человек и АЭС (как совокупность технологического оборудования) не взаимодействуют друг с другом непосредственно. Так, человек-оператор никогда в процессе эксплуатации не соприкасается с ядерным реактором и другим загрязненным оборудованием; значительная часть клапанов, задвижек и другой арматуры регулируется дистанционно; и наконец, сам оператор, сидя за щитом управления во время работы, даже не видит зал, в котором размещено оборудование АЭС. Взаимодействие человека с АЭС составляет по сути еще один компонент системы. Этот компонент — математическая, физическая или какая-либо иная система знаний, т.е. интеллектуальная система, описывающая закономерности функционирования и управления АЭС. Данная система может быть как субъективной, отражающей опыт и представление человека-оператора, так и объективной, являющейся формализованным обобщением проектирования, эксплуатации и анализа АЭС. Субъективная и объективная системы знаний в чем-то пересекаются, а в чем-то и дополняют друг друга. Так, субъективное знание каждого конкретного человека может оперировать неформализуемыми понятиями, слабо связанными явлениями и высокой степенью неопределенности, что недоступно точному объективному знанию, основанному на четких критериях и мерах (таких как число) и воплощенному в виде систем автоматического управления.
Итак, мы ввели в рассмотрение три крайне разнородных компонента - технический, биологический и интеллектуальный, составляющие вместе некий единый и целостный организм АЭС. Серьезное изучение подобного объекта не может обойтись лишь узкой теоретической и практической базой - инженерной наукой, биологией, психологией и др., позволяющих исследовать каждый из упомянутых аспектов в отдельности. Для качественного и эффективного решения системных проблем необходима единая методологическая основа, объединяющая и систематизирующая рассмотрение всех указанных компонентов (вообще, подобные «системные» науки сегодня не редкость, например, экология, объединяющая рассмотрение техники, человека и биогеосферы).
В нашем случае (соединение техники, биологии и психологии) такая научная дисциплина получила название «Эргономика». Впервые слово «эргономика», происходящее от греческих слов εργοη - работа, действие и νομοζ - закон, было сформулировано в 1857 г. Войтехом Ястшембовским, а аналогичная область знаний в США и ряде других неевропейских стран была названа «human factor - человеческий фактор». Сегодня эргономика определяется как междисциплинарная область науки и практики, направленная на интеграцию знаний о требованиях и нуждах человека в системе «человек-техника-среда» при проектировании технических компонентов и рабочих систем (Дж. Эклунд, [167]). Объектами исследований эргономики являются так называемые эргатические системы или системы «человек-машина» (СЧМ) (в различных источниках можно встретить другие, несущественно отличающиеся друг от друга названия: человеко-машинные системы, системы «человек-техника», системы «человек-техника-среда» и др.).
Определение СЧМ.
В государственном стандарте [25] за этим термином закреплено довольно узкое понятие: система «человек-машина» - это такая система, в которой субъект труда находится не непосредственно у объекта труда, а удален от него и осуществляет управление, используя информационную модель, т.е. субъект управления - оператор.
Другое определение, данное известным американским исследователем в области человеческого фактора Дэвидом Мэйстером [94], расширяет класс СЧМ и указывает на наличие у системы общей одной или нескольких целей: система «человек-машина» - это организация, состоящая из операторов мужского или женского пола, и машин, на которых они выполняют определенные действия, обеспечивающие реализацию тех целей, ради которых и была разработана система. Несмотря на кажущуюся очевидность, цель имеет для СЧМ очень глубокий внутренний смысл - она может значительно повлиять на все проектные решения, закладываемые в организацию человеко-машинного взаимодействия.
Один из основателей отечественных эргономических исследований проф. А.И. Губинский [26] рассматривает СЧМ как подмножество гуманистических систем, т.е. любых систем, в составе которых есть человек. Введя понятие «эрготехнические» (эрга- тические) системы», он определяет их как класс гуманистических систем «человек-техника», состоящих из совокупности эргатических и неэргатических элементов, взаимодействие которых благодаря деятельности эргатических элементов объединяется в единый целенаправленный процесс функционирования, имеющий конечной целью получение конкретного продукта труда с заданным качеством. Остановимся на этом определении и его особенностях. Во-первых, в нем декларируется особая роль человека как компонента системы, ответственного за ее поведение. Во- вторых, здесь впервые на уровне определения вводится понятие заданного качества, без которого анализ такой СЧМ как АЭС теряет смысл.
Итак, перечислим еще раз ключевые моменты, характеризующие СЧМ: сочетание человека и машины; особая роль человека; удаленность оператора от объекта управления; целеустремленность; и заданное качество функционирования. Отметим, что целью СЧМ «Атомная станция» является производство энергии - тепловой и электрической. Эффективность АЭС (т.е. способность достигать конечную цель) зависит от ее свойств, таких как качество управления, надежность, безопасность, живучесть (в ряде работ по эргономике АЭС и другие промышленные системы рассматриваются как имеющие две цели — производительность и безопасность, относительная значимость которых варьируется в зависимости от специфики системы).
