Хадеева Р. Г.

Государственный НИИИ военной медицины Минобороны РФ, г. Москва, Россия

В современных эргатических системах, когда нагрузка на оператора часто находится на грани его возможностей, управление происходит по кусочно-непрерывной схеме. Оператор, управляя поочерёдно различными параметрами, постоянно занят определением  их динамики,  вычислением производных.   Успешность управления в большой степени зависит от точности построения динамической составляющей изменяющейся образно-концептуальной модели, от знания тенденции и темпа её изменения. Ситуация изменяется, а оператор получает информацию статичную. В процессе сложной  когнитивной деятельности он вырабатывает  на основании  этой статической информации динамическую модель. Точность этого процесса зависит от опыта оператора, от его навыка и умения.  На эту готовность оператора правильно понимать динамику изменения образно-концептуальной модели, выполнять при изменении конкретной ситуации точное корректирующее воздействие уходят многие годы подготовки. В большой степени это происходит оттого, что на основании статической информации ему необходимо выработать динамический образ,   на изменение которого он и ориентируется при управлении. «Время реакции больше соответствует ожидаемому, чем действительному информационному содержанию сигнала, то есть определяется  сформированной установкой. - (Б.Ф. Ломов).  Более точное предвидение  высвобождает внимание лётчика для других действий.

При управлении самолётом  лётчиком строится образная концептуальная модель. Обычно по нескольким, основным параметрам он идентифицирует весь  ход  процесса, корректируя свои действия, изменяя состояние  наблюдаемых  величин управляемых им параметров. При этом существует некий целостный  образ, рефлексивно обращаясь к которому, и имея в памяти для сравнения некий гипотетический  образ, на данный момент являющийся целью управления, корректируется ход процесса управления. В процессе управления существующая образно-концептуальная модель всегда изменяется. Она динамична  потому,  что сам процесс управления, поскольку он есть, это подразумевает. Все управляемые параметры изменяются. Задача оператора изменять  параметры по заданным законам. Точность её  выполнения  и есть качество операторской деятельности. Точность управления зависит от качества поступающей от системы отражения информации (СОИ) информации, на основании которой  он  строит образ. Можно предположить для  упрощения, что образно-концептуальная модель имеет статическую и динамическую составляющие. Статическая часть оценивается на основании этой информации и корректируется  тактика управления. Статическая часть имеет значение для общей оценки ситуации, для выработки общего   плана управления. Динамическое восприятие  необходимо для определения как ситуация изменяется, как она будет изменяться в дальнейшем и  для  корректировки неточных управляющих воздействий, выполняемых по ходу управления и устранения отклонений, возникших в результате внешнего воздействия. Оператор, оценивая ситуацию, сравнивает изменённое состояние  с заданным и корректирует его. Получается, что к динамической составляющей оператор обращается в процессе управления чаще. Она для  самого процесса управления актуальнее. Реакция оператора на изменение состояния важнее, чем восприятие статических величин параметров. Важнее знать, как процесс изменяется.  Обычно лётчик  не имеет возможности уделять внимание каждому изменяющемуся параметру полёта  достаточное количество времени. Контроль происходит краткосрочно по времени, симультанно, при этом для небольшой скорости изменения параметра, невозможно бывает сразу определить не только её величину, но и даже наличие изменения.  В стрессовом состоянии, а полёт на боевое применение всегда содержит стресс, возможности реально оценивать ситуацию, ограничены. «Оператор должен не только хранить в памяти предъявляемую последовательность сигналов, но и следить за её изменением в соответствии с изменениями обстановки. Это имеет место при работе с динамичной информационной моделью.  Исследования показывают, что объём памяти не превышает в этом случае 3х-4х сигналов» -  (Основы инженерной психологии. М.: Высш. Школа, 1986. с.116).  Поэтому часто бывает невозможно точно  оценить,  как ситуация  изменяется. В результате оператор неправильно реагирует. Возникает дополнительная ошибка, которую необходимо устранять. На устранение этой  ошибки необходимо затрачивать дополнительный объём внимания. Неточная оценка приводит к тому, что оператор неправильно оценивает время, через которое параметр может выйти за допустимые пределы и неправильно рассчитывает управляющее воздействие, что может привести к созданию аварийной ситуации.  И после многих лет тренировок человек может допустить роковую ошибку, оценив неправильно  динамику управляемого им процесса.

                Мозг человека не вырабатывает точных величин. Он всё рассчитывает приблизительно, неточно. Управляющие воздействия также неточны и не всегда своевременны.  Поэтому ему приходится постоянно экстраполировать и корректировать ход   управляемого процесса.  На  точность управления  всегда может повлиять ошибка,  определяемая как человеческий фактор.  Исключить полностью вероятность ошибки  невозможно. Необходимо, по возможности, её минимизировать.  Чем точнее он воспринимает ход изменения параметров, тем точнее интерполирует процесс, тем точнее управляет. При работе с инерционным звеном человек реагирует не только на величину ошибки, но и на её производную, с целью скомпенсировать инерционное запаздывание.

       Для большинства эргатических систем время реагирования оператора можно не учитывать из-за большой общей инертности.  Значит, оператор переводит величину параметра из сенсорной памяти, в которой информация может удерживаться лишь 30 - 50 мсек,  в иконическую,  либо удерживает её в кратковременной памяти активным повторением. Процесс переводится из непроизвольного, подсознательного реагирования на уровень когнитивной деятельности. В то же время образно-концептуальная модель функционирует по тем же законам, только в ней, из-за большой величины инерции сильно усложняется процесс восприятия её динамики.  Поэтому  среди   величин, воспринимаемых человеком от СОИ, важнее та информация,  которую он получает о скорости изменения управляемых величин. Оператору  важнее знать,   как процесс изменяется, каковы будут параметры через некоторое время. Ему необходимо так выработать упреждение, чтобы компенсировать инерцию всей эргатической системы.  Оператору необходимо, по возможности точнее знать, каким будет её состояние через такой период времени, который удобен для него,  чтобы быть  в состоянии штатно управлять.  С учётом последнего строится  образно-концептуальная модель. Чтобы  её  построить, а затем  эффективно управлять, необходим опыт, определённые способности и правильно построенное   отображение информации, притом, что число воспринимаемых альтернатив ограничено свойствами человеческого мозга. Поэтому, при их большем количестве чем допустимо из физиологических  особенностей (семь - девять стимулов), необходимо такое кодирование информации, которое позволяло бы  осуществить построение образно-концептуальной модели на ином, более оптимальном по условиям восприятия уровне. «Информационная модель должна проектироваться таким образом, чтобы оператор освобождался от многих промежуточных преобразований информации. Элементы оперативно-информационных моделей должны быть согласованы с оперативно-психическими моделями оператора. Информационная модель должна быть наглядной, чтобы человек мог воспринимать сведения быстро и без излишнего кропотливого анализа. Большое значение имеет выбор оптимального способа кодирования информации.» (В.Ф. Венда).  При проектировании СОИ необходимо учитывать, что « неотъемлемым компонентом процессов планирования деятельности лётчика  является предвидение хода управляемого процесса. Если информация об управляемом процессе передаётся в форме, которая не даёт возможности предвидеть его развитие, а следовательно и  планирование деятельности, то это часто приводит к ошибкам в работе оператора. Поэтому для обеспечения надёжной работы оператора информация должна передаваться ему таким способом, который бы позволил не только оценивать текущее состояние объекта управления и среды, но и предвидеть возможные изменения.» (Основы инженерной психологии. М.: Высшая школа, 1986, с.179-180).  Оператору совершенно необходимо знать,  как, с каким темпом изменяется  величина параметра, с  какой скоростью  изменяется управляемый им процесс. В современных эргатических системах очень редко можно найти СОИ, где  имеется информация о производных параметров. А там, где это есть, производная выступает как самостоятельный параметр. Примером может служить самолётная индикация вертикальной скорости, как производная от высоты полёта. С каждым дополнительным индикатором возрастает нагрузка на оператора. Поэтому предпочтительнее идти по пути многомерного  кодирования,  объединения символов в более крупные единицы.  Как это сделать?  Нами обоснован способ:  на общую шкалу на экране или приборе индицировать совместно с индексом текущей величины изменяющегося параметра величину этого же параметра, отличающуюся по положению на шкале на величину пропорциональную темпу его изменения. Таким образом,  этот, менее заметный индекс, будет прогнозировать положение параметра через определённое, выбранное с учётом эргономических требований, время. Расстояние или угол, если это стрелки, между этими раздвоившимися индексами пропорциональны темпу изменения  параметра. Это и есть необходимая для управления его производная и, как оказалось,  легко воспринимаемая оператором. Итак: есть  яркая стрелка,  индицирующая величину, рядом появилась неявная, как её тень, стрелка будущего положения этого параметра, которое будет, если  темп его изменения  останется  таким же,  как в данный  момент. Если параметр не изменяется, стрелки совпадают. С началом изменения, вперёд уходит «тень» - прогнозирующая стрелка. Никаких вычислений не нужно, никаких алгоритмов, только чистая производная. Именно она нужна и автомату и оператору. При  таким образом  построенной индикации оператор  будет непосредственно на СОИ видеть, когда и как  управляемый параметр начинает изменяться, заранее будет знать, когда он  уйдёт в область запрещённых величин и сможет  принять меры для предотвращения этого.

         Прибор  скорости  с прогнозирующей  стрелкой был  установлен на самолёт МиГ-23МЛД и,  по мнению лётчиков-испытателей, выполнявших экспериментальные  полёты, он значительно облегчил контроль параметра скорости и всего процесса пилотирования. Особенно это было ощутимо при выполнении пилотажа или боевого маневрирования, когда в условиях предельных режимов требования к допускаемым отклонениям при управлении  параметром скорости возрастают.