Общая характеристика эргономических исследований и их методов

Методологической базой эргономики является системный подход. На его основе возможно использование в эргономическом исследовании методов различных наук, на стыке которых возникают и решаются качественно новые проблемы изучения систем «человек — машина».

При этом происходит определенная трансформация используемых методов, приводящая к созданию новых методических приемов исследования.

В эргономике используются методы исследования, сложившиеся в социологии, психологии, физиологии и гигиене труда, функциональной анатомии, кибернетике, системотехнике и др. При этом главной проблемой являются координация различных методических приемов при решении той или иной эргономической задачи и синтез полученных с их помощью результатов.

Во-первых, направленность эргономики на проектирование деятельности и ее компонентов требует применения не только экспериментальных, но и априорных проектировочных методов.

Во-вторых, использование в эргономике обобщенных показателей активности, напряженности и комфортности деятельности предполагает применение процедур получения интегральных критериев на основе системы частных показателей.

В-третьих, эргономическое исследование или оценка должны быть всегда системными, что осуществимо лишь при одновременном использовании различных методов, отражающих взаимосвязи между компонентами и основными свойствами системы «человек — машина».

Из перечисленных методических особенностей вытекает определенная стратегия выбора методов для решения конкретных эргономических задач.

Методы исследования в эргономике условно могут быть разделены на две группы: аналитические (или описательные) и экспериментальные. В большинстве исследований они тесно переплетены между собой и применяются одновременно, дополняя и обогащая друг друга.

Практически любая эргономическая проблема возникает в результате переформулировки реальных задач. Поэтому каждая встающая перед эргономикой практическая задача подлежит, в первую очередь, анализу с точки зрения выявления специфики влияния человеческого фактора в заданных условиях.

Умение квалифицированно анализировать производственную деятельность (производительность труда, передовой опыт, условия труда, брак, текучесть кадров, характерные ошибочные действия работающих людей, травматизм и др.) является непременным условием профессиональной деятельности специалиста в области эргономики.

Любое эргономическое исследование должно начинаться с анализа деятельности человека и функционирования системы «человек— машина».

Его целью является определение места человека в решении задач, для которых предназначена изучаемая система, общая психофизиологическая характеристика деятельности человека в ней, выявление структуры человеческих факторов, влияющих на эффективность работы системы в целом и ее частей.

В зависимости от конкретной задачи цель такого анализа может быть различной. Если предстоит проводить экспериментальные исследования, то анализ нужен главным образом для выбора адекватной модели деятельности или отдельных типовых действий, а также для определения конкретных задач эксперимента.

Если требуется провести экспертизу системы «человек-—машина», то целью анализа будет выявление тех компонентов системы, по которым должна производиться эргономическая оценка.

При разработке критериев и методов профессионального отбора анализ будет направлен на выявление свойств личности, существенно влияющих на качество выполнения деятельности.

Усовершенствование конструкции машины (технического средства) с целью наиболее полного учета в ней возможностей и особенностей работающего человека предполагает, во-первых, точное знание причин неудовлетворенности существующей конструкцией с точки зрения эргономики, во-вторых, ясное представление о том, в каком направлении следует ее модифицировать.

Ответы на эти вопросы можно получить, если в ходе предварительного анализа деятельности вскрыты недостатки в организации взаимодействия человека и машины и определены требования, которые данный вид деятельности предъявляет к реализующим ее техническим средствам и психофизиологическим свойствам человека.

В идеальном случае результатом аналитического этапа должно явиться решение принципиальных эргономических вопросов усовершенствования существующего и проектирования нового технического средства.

На аналитическом этапе эргономического исследования оказываются полезными многие современные методы проектного анализа, которые удачно обобщены английским ученым Дж. К. Джонсом. Большинство из них являются результатом «спонтанного» — выполненного инженерами или руководителями работ — психологического анализа деятельности наиболее талантливых проектировщиков и целых коллективов, добившихся выдающихся успехов в создании современных технических средств.

Предварительный функционально-структурный анализ деятельности служит обоснованию цели, которой будут посвящены последующие эргономические исследования. Ссылка на общепринятое мнение о значимости определенной проблемы нередко приводит к постановке ложных целей, не оправданных действительным положением вещей.

Переход к экспериментальному уровню анализа плодотворен лишь тогда, когда почва для эксперимента подготовлена детальным описанием всей совокупности факторов, имеющих прямое или косвенное отношение к исследуемой эргономической проблеме.

Постановка эксперимента предполагает проверку истинности выдвинутой гипотезы или системы гипотез, которые в эргономике в каждом отдельном случае отражают определенные представления о характере связи и взаимодействий некоторой группы факторов. Выдвижение и обоснование гипотез должно осуществляться в ходе предварительного анализа проблемы.

Решение поставленных в ходе предварительного анализа задач осуществляется в ходе экспериментального исследования. Многообразны типы экспериментальных ситуаций и конкретных методических приемов, используемых в эргономической практике. Конкретное содержание некоторых из них будет подробно рассмотрено ниже.

Следует подчеркнуть, что эксперимент в эргономике обладает рядом черт, существенно отличающих его от проведения исследования на аналитическом уровне и от традиционного лабораторного эксперимента.

Прежде всего использование экспериментального метода направлено на выявление таких особенностей организации взаимодействия человека с техническими средствами, которые не обнаруживаются непосредственно в процессе анализа.

В обычных производственных условиях к человеку зачастую предъявляются достаточно низкие требования, и имеющиеся недостатки технического устройства легко компенсируются им. В этой связи важным методическим приемом является усложнение деятельности (постановка дополнительных задач, моделирование аварийной ситуации и др.) как эффективный способ выявления преимуществ одного среди нескольких вариантов технического средства в сравнительных исследованиях.

Выполнение вторичной (или дополнительной) задачи одновременно с выполнением основной деятельности, подлежащей оценке, используется для регистрации резервного времени, под которым понимается избыточное время (сверх минимально необходимого), которым может располагать человек-оператор для предотвращения отклонения регулируемого параметра за допустимые пределы.

В свою очередь, величина резервного времени, меняющаяся в зависимости от уровня мобилизации человека-оператора, служит одним из прогностических показателей, на основании которого предсказывается, при какой степени усложнения деятельности надежность работы человека-оператора резко упадет.

При организации экспериментальных эргономических исследований необходимо учитывать, что на результаты деятельности испытуемых оказывает влияние присутствие экспериментатора, его установка и ожидания.

Не случайно проблема «экологической валидности» лабораторных исследований (возможность проецирования лабораторных результатов в ситуации «реальной жизни»), первоначально поставленная в области социально-психологических исследований, стала предметом пристального внимания и в эргономике.

Невозможность прямого перенесения данных, полученных в лабораторных условиях, на реальные ситуации связана главным образом с тем, что в первом случае испытуемые действуют под влиянием специфических мотивов, которые теряют свою силу едва испытуемый покидает стены лаборатории.

Так, например, человек соглашается участвовать в эксперименте, надеясь получить квалифицированную оценку своих способностей, а этот мотив может не иметь значения в его профессиональной деятельности.

Другими мотивами, которые побуждают и регулируют деятельность испытуемых в лабораторном эксперименте, могут быть стремление помочь науке или просто получить вознаграждение.

Конечно, эти мотивы не специфичны исключительно ситуациям лабораторного исследования, но нельзя упускать из виду то обстоятельство, что схожая по своей операционной структуре деятельность в условиях лабораторий и в ситуациях «реальной жизни» может определяться различными мотивами.

Поскольку характер мотивации является определяющим в регуляции деятельности, генерализация результатов лабораторных исследований без учета специфики мотивационного фактора сплошь и рядом приводит к недоразумению.

Так, например, введение оценочной обратной связи без подкрепления материальными стимулами не дало ожидаемого эффекта в условиях промышленного производства (по программе «Пульсар», реализованной на одном из львовских заводов), хотя в лабораторных исследованиях было показано значимое влияние этого фактора на эффективность деятельности.

По-видимому, оценочная обратная связь оказывала регулирующее воздействие на протекание деятельности испытуемых в лабораторной ситуации в том случае, когда она была обеспечена достаточно сильным мотивационным фоном, формируемым в эксперименте.

Сама по себе оценочная обратная связь без соответствующей мотивации не оказывает сколь-нибудь заметного воздействия. Перенос результатов подобных экспериментов на реальные производственные ситуации возможен только после соответствующей тщательной интерпретации полученных данных, включающей и учет специфики мотивации испытуемых.

Ограничения, которые накладывают лабораторные условия, определяют все возрастающий интерес исследователей к проведению экспериментов непосредственно в производственных условиях. Однако и эти эксперименты не свободны от недостатков. Часть из них связана с действием социально-психологических факторов.

Поскольку логика экспериментального анализа требует сравнения выполнения задания в условиях действия независимой переменной (гипотетической причины ожидаемого эффекта) и ее отсутствия, то в экспериментальных исследованиях используют, как правило, экспериментальную и контрольную группы испытуемых.

В производственных условиях изоляция одной группы людей от другой затруднена. В результате этого контрольная группа может вступать в соревнование с эксперименатальной, и как следствие этого маскируется влияние исследуемого фактора (подобные явления наблюдались в известных хоуторнских экспериментах).

Может сложиться другая ситуация — деятельность контрольной группы может ухудшиться в связи с тем, что ее члены будут чувствовать себя ущемленными отсутствием тех нововведений (как правило, привлекательных), которые изменяют условия труда экспериментальной группы.

Знание о существовании таких факторов, как соревнование или деморализация контрольной группы, помогает избежать поспешных выводов на основании поверхностного сравнения результатов контрольной и экспериментальной групп.

Все сказанное выше говорит об опасности недооценки роли взаимодействия исследователя с изучаемым объектом и о необходимости проработки социально-психологического обеспечения исследований трудовой деятельности.

До настоящего времени четкая классификация методов исследования в эргономике отсутствует. Сложность разработки такой классификации связана с тем, что она должна охватить все сферы исследований эргономики, которые еще окончательно не оформились и продолжают достаточно быстро расширяться.

Проблема классификации методов в эргономике аналогична той, с которой столкнулся Б. Г. Ананьев, предпринявший попытку создания ориентировочной классификации методов исследования современного человекознания.

Определенная модификация указанной классификации приемлема и для эргономики.

Входящие в первую группу методы условно называют организационными. К ним, прежде всего, относится система методологических средств, обеспечивающих комплексный подход к исследованию.

Комплексный подход реализуется на протяжении всего междисциплинарного исследования, а его эффективность определяется по конечным результатам такового.

Методическая основа комплексных исследований лишь начинает разрабатываться. Характерной чертой междисциплинарных исследований является не синтез результатов, полученных на основе независимых исследований, а организация такого исследования, в ходе которого синтезируются представления различных дисциплин.

«Программа комплексного междисциплинарного исследования определяется общностью изучаемого объекта и разделением функций между отдельными дисциплинами, периодическим сопоставлением данных и их обобщением, главным образом касающихся связей и взаимосвязей между явлениями разного рода…».

Несмотря на неразработанность конкретных путей решения этих задач сама их постановка оказывает позитивное воздействиена конкретные эргономические исследования, заостряя внимание эргономистов на вопросах разработки адекватной стратегии проведения исследований и средств ее реализации.

Вторую группу методов составляют существующие эмпирические способы получения научных данных.

К этой группе относятся наблюдение и самонаблюдение; экспериментальные методы (лабораторный, производственный, «формирующий» эксперимент), диагностические методики (различного рода тесты, анкеты современных типов, социометрия, интервью и беседы); приемы анализа процессов и продуктов деятельности (хронометрия, циклография, профессиографическое описание, трудовой метод, оценка изделий и т. д.); моделирование (предметное, математическое, кибернетическое и т. д.).

Третью группу методов составляют приемы обработки данных. К этим методам относятся различные способы количественного и качественного описания данных.

Наконец, в четвертую группу методов входят различные способы интерпретации полученных данных в контексте целостного описания деятельности человеко-машинных систем.

Наиболее обширной и разработанной является вторая группа методов, внутри которой в зависимости от целей и характера исследований можно выделить целый ряд конкретных методических процедур.

В эргономике применяются экспериментальные методы изучения динамики различных физиологических функций.

Характерной чертой является широкое использование электрофизиологических методик:

1. электроэнцефалография (ЭЭГ)—запись электрической активности мозга, которая позволяет получить ряд характеристик деятельности нейронных ансамблей головного мозга в естественных условиях;
2. электромиография (ЭМГ)— запись потенциала действия мышц, которая является чувствительным показателем включения в динамическую связь или статическую работу определенных мышечных групп и играет важную роль при оценке состояния мышечного тонуса (незаменима при исследовании позы и рабочих движений);
3. регистрация кожно-гальванической реакции (КХР)—изменение разности потенциалов кожи, которое является весьма чувствительным показателем эмоционального состояния человека;
4. электрокардиография (ЭКГ) —запись электрической активности сердца — является надежным индикатором состояния сердечно-сосудистой системы;
5. электроокулография (ЭОГ) —запись потенциала, возникающего при повороте глазного яблока, использующаяся как объективный показатель перемещения взора человека при рассматривания какого-либо объекта.

Регистрация биоэлектрических процессов позволяет определять и количественно характеризовать малодоступные для непосредственного наблюдения функциональные сдвиги в организме человека, происходящие под воздействием самых разнообразных изменений окружающей среды.

Метод комплексной регистрации психофизиологических функций, который называют еще полиэффекторным методом, используется в эргономике для изучения различных по содержанию и сложности видов человеческой деятельности. Большое распространение этот метод получил при изучении функциональных состояний человека.

Ценность данного метода состоит в возможности одновременной регистрации многих психофизиологических параметров, позволяющий дать целостное представление о работе основных функциональных систем организма.

В эргономических исследованиях находят применение методы биомеханики: ускоренная киносъемка, циклография, кино-циклография, электрическая тензометрия — изменение электрических свойств датчиков, наложенных на деформируемые человеком части технических средств, электрическая регистрация механических величин с помощью датчиков угловых перемещений, опорных динамографов и др.

С их помощью дается характеристика двигательной активности человека с точки зрения эффективности работы различных звеньев опорно-мышечного аппарата.

С целью изучения условий, в которых протекает производственная деятельность человека, в эргономике широко используются методы описания микроклиматических условий — температурного режима, влажности и т. д..

Методы измерения и оценки интенсивности облучения в диапазоне радиочастот, методы измерения уровня шума и определения его частотного состава, методы измерения и оценки вибрации, методы определения содержания пыли в воздухе, методы определения токсических веществ в воздухе, методы световых измерений и другие методы гигиены труда.

Для решения различных эргономических задач используется техника антропометрических исследований. Широкое применение находит соматография — технико-антропологический анализ положения тела и изменения рабочей позы человека, соотношения размеров человека и машины.

Результаты этого анализа обычно представляются в графической форме. Соматография позволяет рассчитывать зоны легкой и оптимальной досягаемости, находить оптимальные способы организации рабочего места с учетом пропорциональных отношений между элементами оборудования и человеком.

Сущность операционно-структурного описания трудовой деятельности, часто называемого алгоритмическим анализом, состоит в разложении трудовой деятельности на качественно различные составляющие, определении их логической связи между собой, порядка следования друг за другом и вычислении ряда показателей, имеющих определенный психофизиологический смысл.

Важное значение в эргономике имеют методы системно-структурного анализа деятельности, в частности специальные методы функционально-структурного и микроструктурного анализа.

В методический арсенал эргономики входят многие психофизиологические методики:

1. измерение времени реакции, существующие во многих вариантах (простой сенсорной и моторной реакции, реакции выбора, реакции на движущийся объект и т. д.);
2. психофизические методики (определение порогов и динамики чувствительности в различных модальностях);
3. психометрические методы исследования перцептивных, мнемических, когнитивных процессов и личностных характеристик.

Используемые в эргономике социометрические методы исследования межличностных отношений позволяют решить целый ряд актуальных вопросов: установить факт предпочтения или установку, выраженную индивидом в отношении других членов группы или коллектива в определенных ситуациях, описать положение индивида в группе так, как оно представляется самому субъекту, и сопоставить это с реакциями других членов группы, выразить взаимоотношения внутри сравниваемых групп с помощью формальных методов.

Одной из наиболее распространенных методик исследования совместимости членов малых групп является гомеостатическая методика, которая нашла применение в проектировании групповой оперативной деятельности.

Проведение эргономических исследований требует создания адекватных методов количественной оценки качества продукции.

С этой целью в эргономике используется неметрическое и метрическое шкалирование — измерение, под которым понимают «упорядочение множества свойств реальных объектов (предметная область) относительно множества знаков (область модели) посредством правила упорядочения (f), позволяющего изоморфно отобразить элементы и отношения между ними в предметной области через элементы и отношения между ними в области модели».

В качестве результата шкалирования получают формальную модель — шкалу, которую можно применять как аналитический инструмент.

Различают номинальные, порядковые, интервальные и пропорциональные шкалы.

Номинальная шкала основывается на придании знаков объектам. Она строится как классификация исследуемых объектов по наличию или отсутствию определенного признака в пределах двух или более категорий наблюдения (размерностей признака).

При построении порядковой шкалы кроме отношения равенства и неравенства учитывается еще и порядок, т. е. интенсивность проявления определяемого признака.

Обладая всеми перечисленными свойствами охарактеризованных выше шкал, шкала интервалов характеризуется тем, что расстояние между двумя точками на континууме может быть точно задано и благодаря этому возможно оценить величину интервалов (температурная шкала Цельсия, стандартизованные шкалы для психологических тестов и др.).

Пропорциональным шкалам присущи все свойства описанных шкал. Кроме того, они обладают еще натуральной или абсолютной нулевой точкой, благодаря чему можно сопоставлять суммы, разности, произведения и частные, а также устанавливать соотношения между шкальными оценками.

В эргономике находят применение шкалы оценок, которые служат вспомогательным средством при вынесении суждений о степени выраженности признака того или иного явления. «Оценка представляет собой измерение, если последнее понимается как сравнение количественной стороны признака с некоторым масштабом.

Шкалы оценок следует считать таким масштабом, если различные судящие выносят по одному и тому же признаку совпадающие в большой мере оценки и суждение надежно».

Метод экспертной оценки используется в эргономике для оценки компоновки пультов управления, средств отображения информации и других объектов, когда применение расчетных и экспериментальных методов затруднено.

Эргономика использует и способствует дальнейшему развитию методов кибернетики, которая в понятие оптимизации включает требования оптимального управления деятельностью человека в сложных человеко-машинных системах. Много общего имеют методы эргономики и бионики.

Методы разработки количественно-обоснованных рекомендаций по принятию оптимальных решений также входят в методический арсенал эргономики. Привлечение методов теории автоматического регулирования, теории информации, теории массового обслуживания и других к исследованию и проектированию систем «человек-машина» побуждает уделять все больше внимания обоснованию применимости используемых подходов, выявлению их принципиальных возможностей и адекватности специфике решаемых задач.

Использование методических средств системотехники, связанных с макропроектированием сложных систем, т. е. с выбором и организацией функций и структуры в целом, во многом определяет формирование эргономики как проектировочной дисциплины.

Разрабатываются общие методологические подходы к решению основных задач эргономического проектирования, являющегося составной частью общего проектирования системы «человек— машина», цель которого состоит в обосновании выдвигаемых эргономических требований, их реализации в виде свойств проектируемой системы и экспертизы результатов проектных решений.

В основе рационального эргономического проектирования лежит проектирование деятельности человека (группы людей), разработка методов которого представляет одну из наиболее сложных задач. Решение поставленных задач возможно при условии создания системы методов, так как ни один из методов не является универсальным, пригодным для анализа всех аспектов проблемы проектирования деятельности.

При этом взаимодополняемость и взаимодействие методов не снимают необходимости определения ведущего метода в зависимости от целей и задач конкретных исследований.Как было показано выше, используемые в эргономике методы многообразны, и даже в специальном пособии не представляется возможным дать подробное описание каждого из них.

Специальное внимание будет уделено методам наблюдения и опроса, изучения исполнительной и познавательной деятельности человека, оценки функциональных состояний, моделирования и использования ЭВМ в эргономических исследованиях.