За последние два десятилетия произошло бурное и обширное развитие новых технологий, применяющихся при проектировании кабин ВС, основанных на возможностях жидкокристаллических дисплеев, микропроцессоров, компьютеров и цветной графики. Кабины, перегруженные приборными досками и различными панелями, начали превращаться в более простые и эргономичные рабочие места. Жидкокристаллические дисплеи позволили выдавать необходимую информацию в более доступном виде, заменяя собой несколько приборов.

Появилась возможность предоставления графической информации экипажу в виде карт пролетаемой местности и метеорологической обстановки, схем захода на посадку, функциональных схем самолета и даже в виде трехмерных изображений. Различные автоматические системы, работу в которых обеспечивает бортовой компьютер, взяли на себя часть функций бортинженера и штурмана, что позволило сократить состав экипажа до двух человек, сохраняя при этом уровень интенсивности деятельности полетов в допустимых пределах.

Одной из наиболее важных задач, стоящих перед гражданской авиацией, является достижение максимальной эффективности воздушного транспорта при обеспечении высокого уровня безопасности полетов. Повышение эффективности возможно за счет улучшения организации летной работы, повышения квалификации авиационного персонала, экономии ресурсов.

В настоящее время использовать самолет в качестве основного средства для обучения и переучивания пилотов невозможно из-за высокой стоимости полетов, большого расхода топлива и ресурса, а также из-за опасности. Поэтому центральной проблемой является обеспечение полной адекватности наземной подготовки тем результатам, которые имели бы место при подготовке в полете. Только это гарантирует обоснованный перенос в летную практику знаний, навыков и умений, сформированных с помощью тренажеров и других обучающих средств.

Комплексный тренажер позволяет отрабатывать действия экипажа практически во всех ОС. При этом материальные затраты на обучение значительно меньше, чем в реальном полете.

Из сказанного вытекает одна из задач методологии системного подхода к обучению, которая заключается в установлении рационального соотношения между отдельными элементами каскада обучающих средств. В конечном счете, доля дорогостоящих, опасных и сложных тренировочных полетов должна быть минимальной. В то же время должны быть строго соблюдены все требования к качеству подготовки на тренажере, в частности, соблюдение принципов систематичности и последовательности обучения, адекватность применяемых методов подготовки естественным процессам познания.

Именно на основе системного подхода к подготовке пилота, рассмотренного в данной работе, можно достичь конечной цели обучения летных экипажей с помощью всего арсенала летных и наземных средств - выработке устойчивого комплекса знаний, навыков и умений по пилотированию конкретного ВС на всех этапах полета и во всей совокупности факторов и условий полета на ВС с высокой степенью автоматизации.

Отмеченные положения свидетельствует о необходимости совершенствования организации, содержания и методов подготовки летного персонала к эксплуатации ВС, оснащенных дисплейной (цифровой) индикацией, что определяет актуальность темы исследования.

Деятельность человека-оператора сложной системы "человек-машина" характеризуется рядом специфических особенностей. Отметим главные из них.

1. С усложнением систем управления и расширением сферы разрешаемых ими задач расширились и функции оператора в этих системах. В настоящее время человеку-оператору вменяется в обязанность выполнение ряда разнообразных и часто несходных между собой функций (наблюдение, управление, запись показателей работы системы в журналы, переговоры по телефону и т.д.). В такой деятельности особенно высоки требования к ее организации, планированию, распределению внимания, контролю.

2. В сложной системе управления между человеком и управляемым объектом "вклиниваются" системы дистанционной передачи: по одной линии оператор получает информацию о состоянии объекта и системы управления, по другой с помощью органов управления воздействует на систему, на объект. В таких условиях человек может судить о состоянии управляемого объекта, основываясь главным образом на тех ограниченных данных, которые он получает по дистанционной передаче, к тому же в закодированной форме; возможности его воздействия на объект также ограничены выведенными к нему органами дистанционного управления,

3. В современной сложной системе управления нагрузка на различные сенсорные каналы восприятия человека распределяется неравномерно. Если при непосредственном контакте с предметом труда человек может воспринимать и оценивать его по зрительному, слуховому, тактильному и другим каналам восприятия, то при дистанционном управлении он лишается возможности такого полного много модального восприятия. Здесь основная нагрузка ложится обычно на зрение, и этот канал зачастую оказывается перегруженным.

4. Во многих сложных системах человеку приходится работать в условиях жестких ограничений по своевременности и точности действий, когда даже минимальное запаздывание с ответным действием или его недостаточная точность ведет к не достижению заданной цели. Для таких систем характерна высока! цена ошибки - здесь неправильные действия человека часто влекут за собой тяжелые последствия, большой ущерб. В подобных системах возможны резкие изменения условий труда - от расслабляющей монотонности до ситуаций, требующих экстренных решительных действий для спасения людей, техники. Поэтому деятельность оператора в сложной системе управления оказывается порой весьма ответственной, а следовательно, и эмоционально напряженной.

5. Операторам некоторых сложных систем "человек-машина" приходится находиться и работать в совершенно необычных условиях жизнедеятельности. Наиболее ярким примером здесь может служить деятельность оператора космического корабля, который работает в ограниченном жизненном пространстве в состоянии невесомости или при больших перегрузках, сенсорной изоляции и многих других необычных факторах.

В инженерной психологии при анализе структуры системы "человек-машина" удобно рассматривать человека как компонент системы управления. При этом действия человека анализируются совместно с работой технических устройств системы. Такое рассмотрение следует расценивать как чисто условное - как искусственный метод, позволяющий соотносить столь разнородные составляющие данной системы, какими являются человек и машина. Здесь мы исходим из основной предпосылки данного курса о том, что человек является центральным компонентом этой системы, а машина - лишь орудием его деятельности. Именно с таких позиций и будет вестись дальнейшее сопоставление этих компонентов. В связи с рассмотрением человека как компонента системы может возникнуть целый ряд принципиально важных вопросов. Допустимо ли рассматривать на одном уровне две такие разные по своей природе, по действиям, по возможностям, по характеристикам составляющие системы "человек-машина"? Допустимо ли применять для оценки человека те же критерии, которые используются для оценки технических устройств?

Остановимся последовательно на отдельных возражениях, которые могут возникнуть по этому поводу.

а) Первое возражение заключается в следующем: при рассмотрении человека как компонента системы "человек-машина" мы как бы "вырываем" его из социальной среды и включаем в искусственные рамки отдельной технической системы.

Однако в системе рассматривается не абстрактный оператор, а человек, сформировавшийся под воздействием социальной среды, которая, естественно, будет отражаться на его поведении в системе и управляющей деятельности. Здесь оператор рассматривается как человек, использующий технические компоненты системы - машину и ее оборудование - в качестве орудий труда и выполняющий таким образом свои социальные функции. Эти особенности человека-оператора принимаются во внимание при анализе его действий как компонента системы.

б) Техническое устройство действует по вполне определенной, заранее заданной однозначной схеме, и его действие можно всегда описать алгоритмом. Управляющие же операции человека оказываются весьма неопределенными - одна и та же цель, в зависимости от условий деятельности, здесь может достигаться с помощью различных операций. Возникает сомнение, можно ли столь по-разному действующие компоненты ставить в один ряд и рассматривать совместно?

Ответ на это возражение мог бы быть следующим. Действие человека движимо целью, т.е. соответствующим представлением, сформировавшимся в его сознании и определяющим направленность и программу его поведения. Но направленностью действия обладают и технические устройства - автоматы, которые также действуют по определенной программе (правда, заданной им заранее человеком). В наше время уже существуют такие автоматы, которые способны не только ретранслировать поступающую к ним информацию, но и разносторонне оценивать ситуацию и выбирать из многих вариантов оптимальный способ действия, внося тем самым дополнительную информацию в систему. Если не вдаваться в принципиальное различие физической природы направленности человека и автомата (которое в данном рассмотрении не является решающим), то можно заключить, что указанное замечание также не может служить препятствием к совместному рассмотрению в единой схеме человека и машины.

в) Техническое устройство в системе управления реагирует только на определенный комплекс сигналов, и на его выходе существует некоторый конкретный набор ответных действий. Человек же воспринимает бесконечное множество сигналов и располагает бесконечным числом вариантов ответных действий.

Такая разнородность действий может препятствовать их совместному рассмотрению.

Однако при этом не принимается во внимание тот факт, что оператор в сложной системе управления получает дистанционно от индикаторных приборов весьма ограниченный набор сигналов и его возможности воздействия на управляемый объект также технически лимитированы. Если к тому же учесть, что оператор в своих управляющих действиях ограничен инструкциями и правилами, то легко заключить, что и это возражение может быть опровергнуто.

г) И последнее, наиболее существенное возражение против рассмотрения человека как компонента системы управления заключается в следующем. Каждое техническое устройство в данный момент имеет вполне определенную передаточную функцию, связывающую его входной и выходной сигналы. Если это устройство заменить любым другим исправным устройством той же марки, то передаточная функция этого компонента системы сохранится. Передаточная же функция у каждого человека своя. Она зависит от особенностей его высшей нервной деятельности, от его профессиональных, личностных качеств и существенно изменяется в зависимости от отношения человека к задаче, от степени его мотивации к ее разрешению, от его психического и физического состояния и других трудно учитываемых факторов. Такая большая изменчивость "передаточной функции" человека делает этот компонент столь неопределенным, столь отличным от остальных, технических компонентов, что может утратиться смысл их совместного рассмотрения.

Чтобы ответить на этот вопрос, следует обратиться к теории индивидуального стиля, развиваемой в советской психологии В.С. Мерлиным, Е.А. Климовым и их последователями. Сущность этой теории состоит в следующем: в большинстве видов деятельности (к которым человек пригоден) люди с разными свойствами нервной системы оказываются способными достигать достаточно высоких результатов за счет выработки своих индивидуальных стилей деятельности. У человека обычно имеются определенные природные качества, которые полезны для данной деятельности, и какие-то качества, которые препятствуют ее успешности.

В процессе тренировки могут быть выработаны способности компенсации отрицательных для данной деятельности природных качеств и более полного использования положительных природных качеств.

Так, например, высокая лабильность нервных процессов является положительным качеством оператора, но в то же время это качество порой порождает поспешность действий, а следовательно, и дополнительные ошибки, что уже; является его недостатком. Люди с малой лабильностью нервной системы имеют худшие скоростные качества, но зато реже допускают ошибки за счет поспешности.

В процессе тренировки в данной деятельности происходит формирование индивидуального стиля, что способствует уменьшению различий в результатах деятельности людей того или другого типа. Операторы с малой лабильностью вырабатывают соответствующие компенсаторные качества (повышенную чувствительность к сигналам, большую внимательность и др.), которые позволяют им действовать так же своевременно, как и операторам с высокой лабильностью. Люди же с высокой лабильностью, благодаря тренировкам, становятся более сдержанными, научаются быстро обнаруживать и исправлять свои ошибки и действовать не только своевременно, но также достаточно правильно и точно.

Благодаря такой направленности человека на активное использование своих преимуществ в данной деятельности и выработку компенсаторных механизмов для парирования свойственных ему недостатков, происходит нивелирование на высоком уровне результатов работы людей с различными особенностями нервной системы. Таким образом, выработка индивидуального стиля является процессом адаптации человека к машине, идущим навстречу тенденции приспособления машины к человеку. Следует отметить, что теория индивидуального стиля разработана главным образом применительно к таким видам действия, где существующие ограничения не препятствуют формированию индивидуального стиля. И хотя деятельность человека-оператора является довольно детерминированной, у людей, пригодных к данной профессии, обычно остаются достаточно широкие возможности для приспособления к этой деятельности в соответствии с их индивидуальными особенностями.

Итак, внутренние различия операторов, пригодных и подготовленных к данной деятельности, при положительной мотивации к ее выполнению будут сравнительно мало отражаться на их выходных показателях. Следовательно, и возражение, основывающееся на неопределенности "передаточной функции" человека и различии его выходных результатов, также является несостоятельным. Многочисленные эксперименты, проведенные с различными операторами в естественных и лабораторных условиях, свидетельствуют о значительной общности их выходных характеристик деятельности. Этому обстоятельству в немалой степени способствует также единство существующих методов обучения и тренировки операторов. Поэтому выходные характеристики компонента "человек" системы управления оказываются достаточно сходными и могут описываться и анализироваться теми же статистическими методами, которые используются для оценки технических устройств. Статистические показатели работы человека-оператора представляется возможным апроксимировать и выражать их функциональные связи в виде графиков и алгоритмов.

Итак, проведенный анализ показывает, что человека можно рассматривать как компонент системы управления. Однако при этом всегда следует помнить, что это компонент совсем иного рода, который отличается от ее технических компонентов не только по своей природе, но и по тем возможностям, по тем задачам, которые он оказывается способным разрешать.

Теперь рассмотрим пример функционирования оператора в системе "человек-машина". Подобные системы могут быть незамкнутыми и замкнутыми. В незамкнутой системе человек только запускает машину, и этим его функция завершается (например, артиллерист произвел расчеты, прицелился, выстрелил - и таким образом завершил свою деятельность). В замкнутых же системах "человек-машина", которые изучаются в инженерной психологии, деятельность человека организуется на основе информации, поступающей по линии обратной связи; здесь человек обычно выступает и как приемник информации, и как ее преобразователь, и как регулятор системы. Разберем управляющую деятельность человека-оператора в замкнутой системе.

Рис. 1. Схема обмена информацией в системе "человек - машина”

О состоянии управляемого объекта и показателях выходного продукта оператор судит по индикаторным приборам.

Пока показания приборов находятся в норме и свидетельствуют о том, что управляемый объект функционирует в соответствии с заданной программой, оператор осуществляет только контроль за работой системы. Отклонение показаний одного или нескольких индикаторных приборов от нормы является сигналом о появлении в работе системы отклонения от заданной программы и необходимости вмешательства оператора в управление. Чтобы устранить возникшее нарушение оптимальным способом, оператор должен соотнести показания о нарушении с показаниями остальных индикаторов и, исходя из их связи, сделать вывод о состоянии управляемого объекта и динамике его изменения, затем актуализировать в памяти возможные способы устранения подобных нарушений и выбрать из них вариант, наиболее подходящий для сложившейся ситуации. Этот вариант оператор реализует! соответствующим перемещением органов управления и по индикаторным приборам! Контролирует процесс устранения нарушения и приведения системы к заданному программой состоянию. Если введенное управляющее воздействие не дает желаемых результатов, то оператор анализирует отклонение фактического процесса от ожидаемого и изыскивает другие пути согласования управляемого процесса с заданной программой и так далее, вплоть до приведения параметров системы к установленной норме.

При описании рассматриваемой блок-схемы мы расчленили управляющую деятельность человека-оператора на процессы контроля, восприятия нарушения, поиска способа его устранения, моторных действий по реализации избранного способа действий и контроля за их результатами. Если оператор будет выполнять все эти действия поочередно, развернуто во времени, то его реакция на возникшее нарушение, очевидно, будет отсроченной. Подобным образом оператор действует в тех случаях, когда возникает совершенно необычное, незнакомое ему нарушение, для устранения которого у него не выработаны навыки управления. Для большинства же нарушений, возникающих в системе управления, у оператора выработаны соответствующие автоматизмы их обнаружения и устранения. Поэтому перечисленные действия оператора чаще всего оказываются свернутыми во времени и сжатыми в едином управляющем акте, что проявляется в его немедленном реагировании на обнаруживаемые нарушения.

Вывод: Рассмотренный пример иллюстрирует такую деятельность оператора, которую можно определить как деятельность по устранению нарушений, возникающих в управляемом объекте, в системе. Подобная деятельность присуща многим операторским профессиям: операторам по управлению технологическими процессами, операторам водительского профиля (летчикам, шоферам) и др. Однако данный пример можно трактовать и шире - не просто как деятельность по устранению отдельных рассогласований, но и как деятельность по выдерживанию заданной программы работы системы. В таком случае принцип действия изложенной схемы будет охватывать еще более широкий круг операторских профессий - он может быть применен также к операторам, осуществляющим руководство движением, операторам по обнаружению сигналов и пр. Все они управляют системой, перестраивают ее и фактически устраняют отклонения ее режима работы от заданной программы.

1.2 Основные задачи автоматизации. Принципы автоматизации и работы экипажа на современных ВС