3. Пульт управления - орудие оперативного мышления

Результаты анализа производственной мыслительной деятельности диспетчера позволяют подойти к психологическому рассмотрению аппаратов управления.

Используемые в настоящее время при проектировании больших систем центральные щиты управления представляют собой многокомпонентные информационные панели, в которых большое применение находят различные средства световой и звуковой сигнализации. Широко применяются также приборы, приборные доски и средства знаковой индикации. Однако, необходимо подчеркнуть, что оптимальное проектирование центральных щитов управления как специфических орудий управления большими системами не может быть сведено лишь к психологически грамотному выполнению тех или иных компонентов щита.

Центральный щит - это единое целое, определенная структура, в которой все средства подачи информации объединены в соответствии со спецификой той производственной системы, которой управляет диспетчер. Поэтому центральные щиты или щиты диспетчерского управления в различных отраслях народного хозяйства могут быть выделены в особый класс информационных панелей, который с психологической точки зрения целесообразно отличать от разновидностей приборных досок. Последние подвергнуты в инженерной психологии интенсивному изучению, и на основании экспериментально-психологических исследований были сделаны многочисленные предложения по оптимальному их конструированию. Литература по инженерной психологии содержит ценный материал, который можно использовать и при конструировании железнодорожных диспетчерских пультов.

Однако ярко выраженная специфика диспетчерских пультов ограничивает возможности применения имеющихся рекомендаций. Психологических исследований по диспетчерским пультам чрезвычайно мало, и они при всем их значении не могут удовлетворить современный уровень развития производства.

Характерной особенностью этих пультов управления является размещение на их табло, кроме измерительной и сигнальной аппаратуры, так называемой мнемонической схемы (мнемосхемы), изображающей в виде комплекса символов (полос, контуров и т. д.) элементы контролируемой или управляемой установки, станции, сооружения, предприятия.

Мнемосхема отображает на плоскости табло не только элементы оборудования, но и их взаимные связи и коммуникации, что создает условную картину (схему) технологического процесса предприятия. Кроме того, мнемосхема должна не только изображать элементы управляемого объекта в их статическом виде, но и наглядно представлять их динамику в ходе производственного процесса.

Изображение на табло динамики и статики управляемого объекта является той специфической чертой диспетчерских пультов управления, которая отличает их от приборных досок, подробно описанных в психологической литературе. Эта специфика диспетчерских пультов органически связана с психологическими особенностями деятельности по оперативному управлению производственным процессом.

Примером диспетчерских пультов управления могут служить пульты железнодорожного транспорта, используемые на станциях и диспетчерских участках.

Психологическое значение этих пультов для деятельности диспетчера и дежурного по станции состоит в том, что они, с одной стороны, значительно облегчают получение осведомительной информации, с другой - рационализируют передачу управляющей информации.

Значение табло обусловлено наглядностью представленных на них ситуаций. Психологический анализ деятельности дежурного по станции и поездного диспетчера показал, что одной из основных трудностей этого вида труда является необходимость в оперировании образами представлений, вызванная дистанционным характером управления производственным процессом. Это оперирование образами вызывает специфическое умственное напряжение, характерное для данных профессий. Табло пульта управления, представляя динамическую и статическую систему станции или диспетчерского участка непосредственному восприятию дежурного по станции или поездного диспетчера, становится, таким образом, той наглядной опорой, на основе которой деятельность по управлению может протекать менее напряженно.

Кроме того, значение пультов состоит в возможности выполнения непосредственно дежурным по станции или поездным диспетчером тех операций, которые выполнялись ранее различными станционными и участковыми работниками. Это обстоятельство устраняет специфическое напряжение, которое отмечалось у организаторов движения поездов во время контакта с подчиненными их работниками. Подчиненные работники не всегда точно понимают отданный приказ, а также не всегда верно и своевременно его выполняют. Последнее особенно остро выступает в необычных, осложненных ситуациях, когда от быстроты и оперативности зависит решение ответственной задачи, определяющее успех всей работы на станции или участке. В этот момент малейшее непонимание или промедление со стороны подчиненного может вызвать у дежурного по станции или поездного диспетчера резкий аффективный взрыв, иногда выбивающий его из колеи на более или менее продолжительное время и сказывающейся тем самым на дальнейшем ходе работы.

Как известно, при отсутствии пульта управления прокладывание маршрута приема поезда осуществляется следующими действиями: отдача команды дежурным, повторение ее стрелочником, выполнение команды, доклад стрелочника дежурному о выполнении. Совершенно естественно, что от момента подачи команды и до получения информации о выполнении дежурный по станции испытывает определенное напряжение.

Пульт управления, позволяющий выполнить то же действие посредством нажатия самим дежурным двух или нескольких кнопок, снимает это напряжение, значительно меняя тем самым психологический характер деятельности дежурного, что не может не сказаться на продуктивности его деятельности и на снижении утомления.

Таким образом, табло в качестве источника осведомительной информации облегчает труд работников оперативного управления в отношении умственного напряжения; с другой стороны, пульт, будучи каналом передачи управляющей информации, в значительной степени снимает характерное для этого вида труда эмоциональное напряжение.

Однако при разработке диспетчерского пульта управления допускаются различные психологические неточности, поэтому большой научный интерес и практическое значение может иметь конкретный анализ информационных панелей с точки зрения восприятия и других видов психической деятельности.

Наиболее сложными и психологически интересными являются табло пульта управления маршрутно-релейной централизации (рис. 26), диспетчерской централизации (рис. 27), энерго-диспетчера (рис. 28).

Внешний вид табло может навести на мысль о том, что проблема диспетчерских пультов управления - это прежде всего проблема организации зрительного восприятия. И это действительно так, однако восприятие дежурного по станции, так же как и восприятие других работников диспетчерской службы, не может быть сведено к отражению самого табло и его элементов. Как было отмечено при психологическом анализе этих профессий, диспетчер воспринимает не табло пульта, а динамику и статику управляемого объекта.

26. Пульт управления маршрутно-релейной централизацией

Было бы, следовательно, неверно при анализе табло ограничиваться лишь чисто зрительной характеристикой его компонентов. Поскольку табло пульта должно являться опорой мыслительной деятельности диспетчера, быть в какой-то степени его помощником в решении производственных задач, постольку в ходе психологического анализа должна быть выяснена роль табло как совокупности опорных точек мышления и выявлены те факторы, которые облегчают или мешают диспетчеру в осуществлении его производственной умственной деятельности.

Для исследования были определены следующие вопросы, по которым проводился анализ диспетчерских пультов управления.

27. Пульт управления диспетчерской централизацией

а) Вычленение структуры из фона. Как известно, одной из важных проблем психологии восприятия является проблема соотношения объекта и фона с точки зрения выделения объекта из фона.

Как следует из описания табло пульта маршрутно-релейной централизации, все поле восприятия дежурного по станции можно разделить на две части - схема станционных путей и остальная часть табло, окрашенная в тот или иной цвет; она составляет фон схемы путей.

Соотношение структуры станционных путей и окраски табло может быть проанализировано в свете этой психологической проблемы.

Распространенным цветом фона является черный при матовых штриховых линиях схемы путей. При таком соотношении схема путей неотчетливо выступает из фона, сливается с ним: хорошо видны лишь те линии, которые входят в проложенный маршрут (горят белым светом), а также линии, свидетельствующие о занятости путей (красный свет).

28. Пульт управления энергодиспетчера

Вычленение остальных линий схемы путей представляет известную трудность.

Вместе с тем дежурному по станции в ходе производственной деятельности часто требуется обозрение свободных, но не входящих в маршрут станционных путей, т. е. именно тех, которые на табло выступают неотчетливо. Такого рода необходимость возникает обычно в осложненных ситуациях, для которых характерен высокий темп деятельности.

Зрительная задача по вычленению линий схемы путей из фона не является особенно сложной, но при высоком темпе и при общем напряжении, которые характерны для деятельности дежурного, даже эти незначительные задачи, в силу частоты их возникновения, могут явиться фактором, способным усилить общее утомление или снизить в конечном счете эффективность деятельности.

29. Пульт-табло маршрутно-релейной централизации

Поэтому с психологической точки зрения целесообразнее применять более контрастную окраску табло с тем, чтобы создать условия для лучшего вычленения объекта из фона. Например, можно использовать светлый фон (серебристо-серый, матовый), на котором схема путей нанесена черными штриховыми линиями, а внутри черной линии помещены световые ячейки (рис. 29). Такая схема путей, независимо от их освещенности, отчетливо видна и вычленение отдельных элементов, необходимых для решения задач, не требует особых усилий.

Экспериментальному доказательству преимущества серого цвета перед черным при окраске данного вида табло посвящена работа, проведенная сотрудниками дорожной санитарно-эпидемиологической станции Юго-Западной дороги А. М. Розенталем и И. И. Каганом [83]. В этом исследовании на основе физиологического изучения работы зрительного анализатора дается рекомендация использовать для окраски табло серый цвет, как наиболее приемлемый с физиологической точки зрения. Кроме чисто физиологической и офтальмологической сторон вопроса, нельзя не подчеркнуть отрицательного психологического значения черного цвета табло, заставляющего дежурного в течение всей смены находиться как бы в черном ящике.

б) Динамика и статика управляемого объекта. Уже при выяснении соотношения структуры и фона на табло пульта управления стало ясно, что восприятие лицевой части пульта не связано только с работой зрительного аппарата, что от него может зависеть осуществление содержательной стороны производственной умственной деятельности дежурного. Еще большее значение для решения производственных задач имеет анализ расположения схемы станционных путей на табло пульта, и в особенности вопрос о соотношении объектов, расположенных на табло, с объектами, находящимися на станции. Иными словами - это вопрос об изображении на табло динамики и статики управляемого объекта.

При анализе этого вопроса схема путей, размещенная на табло, выступает как совокупность опорных точек мыслительной деятельности дежурного по станции. Именно здесь наиболее отчетливо обнаруживается роль табло как канала осведомительной информации. Совершенно естественно, что чем более полную информацию о станционных ситуациях может получить дежурный через табло, тем более эффективным и менее утомительным будет его производственный умственный труд.

С этой точки зрения особенно значимым является анализ изображения статической схемы управляемого объекта, поскольку в ее рамках осуществляется динамика станционной работы. На всех изучаемых пультах управления схема станционных путей была построена при полном игнорировании масштабности. Так, если взять произвольно десять участков на схеме и соотнести с реальными станционными участками, то нетрудно установить, что у каждого из этих участков свой масштаб, т. е. свое отношение к изображаемым участкам станционных путей (табл. 15).

Варьирование масштабности на разных участках схемы путей довольно значительное: на одном из пультов оно было от 1,5 до 18 м в 1 см. Эта вариабильность приводит к такому положению, что на одном из двух участков схемы, равных по величине, может поместиться целый состав, а на другом - один локомотив. Такая диспропорция в отношении различных участков схемы путей к изображаемым станционным участкам не может не сказаться и действительно сказывается на отражении дежурным станционной работы и, следовательно, на протекании всей его производственной мыслительной деятельности.

Таблица 15

Отрицательное влияние отсутствия масштабности участков схемы путей на решение задач, связанных с организацией станционной работы, особенно отчетливо выступает в следующих моментах деятельности дежурного по станции.

Прием длинносоставного грузового поезда. В этом случае дежурный по станции рассчитывает, можно ли вообще принять прибывающий поезд на один из свободных станционных путей и на какой именно. Поскольку решение этой задачи, как правило, протекает при одновременном решении других задач и вся деятельность, как указывалось выше, осуществляется в значительном темпе, то для дежурного было бы значительным облегчением, если бы он мог решать задачу по приему тяжеловесного поезда, не прибегая к дополнительным умственным действиям - соотнесению, припоминанию и т. д. Схема путей, на которой отсутствует единая масштабность, не дает возможности решить эту задачу наглядно в плане восприятия и заставляет его тем самым прибегать к более сложной деятельности, что не может не сказаться на возникновении и развитии профессионального утомления.

Расчет времени перемещения динамических единиц по станционным путям. При планировании станционной работы дежурному часто бывает необходимо знать, как скоро определенная динамическая единица проследует или прибудет в ту или иную точку станции. Если бы схема путей была масштабна, то такого рода расчет мог производиться дежурным на основе непосредственного восприятия с учетом примерной скорости перемещения динамической единицы, которая ему обычно известна. Соотнеся эту скорость с участками пути, которые должна пройти динамическая единица, дежурный мог бы более или менее точно получить ответ на вопрос о времени ее перемещения в соответствующую точку станции.

Отсутствие масштабности в схеме путей затрудняет и этот расчет, поскольку переносит трудовую деятельность из плана непосредственного восприятия в план оперирования с образами реальных объектов.

Итак, при изображении статической системы управляемого объекта на табло пульта управления существенным с точки зрения психологии является соблюдение масштабности различных частей этой системы.

Поскольку диспетчер как оперативный управляющий производственным процессом постоянно имеет дело с динамическим управляемым объектом, постольку для решения вопроса об оптимальном конструировании диспетчерских пультов управления психологически важным является изображение динамики управляемого объекта на табло.

Как уже указывалось, изображение станционной динамики на табло маршрутно-релейной централизации состоит в том, что проложенный на пульте горящий желтым огнем маршрут посекционно загорается красным светом (по мере вхождения динамической единицы на ту или иную секцию станционных путей), а при проследовании динамической единицей соответствующего участка он также посекционно гаснет.

При наблюдении за работой на данном пульте управления было обнаружено, что участки и секции, из которых состоит маршрут и которые, загораясь и погасая, показывают прохождение динамической единицы, слишком велики, чтобы отразить станционную динамику с той степенью точности, с какой это необходимо дежурному для решения производственных задач.

Например, секция, представляющая на табло десятки метров станционных путей, загорается красным светом, как только на нее вступит голова поезда, и горит до тех пор, пока последний вагон поезда не проследует ее конечной точки. В каком именно месте находится голова или хвост поезда, проследовали ли они важные точки станции - на пульте это не отражено. Вместе с тем по ходу работы дежурному часто требуется срочный ответ на этот вопрос. В этих случаях он вынужден либо подбегать к окну, либо выходить на балкон здания блок-поста. Однако и это часто не может дать необходимой информации (ненастная погода, ночное время). Эти случаи вызывают у дежурного значительное эмоциональное напряжение - ему приходится действовать по догадке на свой страх и риск, что особенно ощутимо при производстве маневровой работы.

Этот недостаток в изображении станционной динамики на табло пульта маршрутно-релейной централизации является частным случаем общей и чрезвычайно характерной черты дистанционного управления производственным процессом. Эта черта состоит в конфликте между динамикой управляемого объекта и поступлением информации об этой динамике: управляемый объект (в данном случае поезд) движется непрерывно, в то время как информация о его перемещении поступает дискретно. Получив сообщение о положении управляемого объекта, диспетчер должен экстраполировать его дальнейшее перемещение. Поэтому чем чаще будут поступать сообщения об управляемом объекте, тем легче может быть осуществлен процесс дистанционного управления.

Реальным способом улучшения подачи информации о станционной динамике через табло пульта является уменьшение величины секций схемы путей. Чем меньше будут отдельные секции схемы, тем более точным окажется изображение станционной динамики на табло. Идеальным в этом отношении мог бы быть случай, когда единицей контроля перемещения вместо секции была бы точка, т. е. изображение перемещения поезда по путям осуществлялось плавно и непрерывно. Такой вариант изображения на данном этапе развития телемеханики представляется сложным с технической и экономической точек зрения. Однако уже сейчас следует ставить вопрос о максимально возможном уменьшении секций на схеме путей.

Следует отметить, что эта форма рационализации диспетчерского табло может быть эффективной только в том случае, если будет реализовано указанное выше предложение о масштабности схемы путей. Только единство масштабности схемы путей и уменьшение секций могут дать адэкватную картину станционной работы, основанную на единстве динамики и статики управляемого объекта.

Совмещение и разобщение зоны восприятия и зоны действия. На существующих пультах управления вопрос о соотношении зоны восприятия и зоны действия решается по-разному. На одних пультах эти зоны совмещены, на других - между ними имеется разрыв. Примером такого разрыва могут служить пульты, представленные на рис. 26 и 27.

Здесь световое табло, изображающее станцию, расположено отдельно от кнопок управления. Такое положение, когда оператор может либо смотреть на табло, получая информацию о ситуации на станции, либо переключать кнопки, является неизбежным при разрыве зоны восприятия и зоны действия. Необходимость контролировать взглядом нажатие кнопок остается в данном случае даже при высокоразвитом автоматизме, так как каждое нажатие чрезвычайно ответственно.

Ряд исследований, проведенных на кафедре психологии МГУ в 1957 г. под руководством К. М. Гуревича, показал значение совмещения зоны восприятия и зоны действия для проектирования станков. Результаты этих исследований полностью сохраняют свое значение и в отношении диспетчерских пультов управления. Сами дежурные говорят о том, что совмещение кнопок со схемой путей делает их действия более уверенными, облегчает контроль за выполнением ответственных действий, снижает общее напряжение.

Решение вопроса о совмещении зоны восприятия и зоны действия при конструировании пультов управления связано с размерами табло. Естественно, что совмещение возможно лишь на табло, все точки которого расположены в зоне, доступной для рук дежурного. В случае когда по техническим причинам такого табло сделать невозможно, разрыв зоны восприятия и зоны действия неизбежен.

Целесообразность разрыва зоны восприятия и зоны действия возникает и в том случае, когда количество сенсорных элементов резко превышает количество моторных. В этом случае, однако, при конструировании пультов управления необходимо стремиться, чтобы сенсорная и моторная зоны были расположены как можно ближе друг к другу. Правда, более целесообразным был бы монтаж сенсорной части пульта, подающей осведомительную информацию, на вертикальной панели, а подающий командную информацию, - на наклонной. С этой точки зрения вполне оправданным являются те новые аппараты управления, которые внедряются в практику железных дорог у нас и за рубежом. На этих аппаратах табло смонтировано на вертикальной панели, а пульт на наклонной.

Обычно большинство устройств, связанных с управлением техникой, принято делать именно с наклонными панелями. Наклонная панель, помимо удобства пользования кнопками, имеет ряд других преимуществ.

Во-первых, наклонная лицевая часть обеспечивает хороший обзор станции через окна служебного помещения. При вертикальном пульте наблюдение через окно может осуществляться лишь в том случае, когда дежурный прекращает наблюдение за табло.

Во-вторых, свет лампочек из ячеек табло не будет слепить дежурного; при наклоне лицевая часть пульта становится вполне доступной для естественного освещения, что существенно с гигиенической точки зрения.

В-третьих, наклонный пульт может считаться целесообразным с гигиенической точки зрения в силу того, что он дает доступ свежего воздуха в рабочую зону дежурного, в то время как вертикальный пульт управления с крыльями вызывает застой воздуха, что особенно ощущается в жаркое время года.

Наряду с положительными сторонами наклонной панели пульта этот принцип имеет одну существенную отрицательную черту: наклонная панель делает некоторые ее кнопки, расположенные по краям, малодосягаемыми с антропометрической точки зрения (длина рук). Но это отрицательное качество, с одной стороны, вполне перекрывается перечисленными положительными качествами, с другой - соответствующая мебель (передвижные кресла) может в значительной мере его компенсировать.

Таковы основные положения по рационализации технических средств управления железнодорожным транспортом, возникающие из психологического анализа пультов управления как механизмов, обеспечивающих передачу осведомительной и управляющей информации.

Анализ табло диспетчерских пультов управления позволяет сделать следующие выводы о психологических особенностях этого вида информационных панелей как специфических орудий управления большими системами:

- табло диспетчерского пульта представляет собой мнемосхему динамической и статической систем управляемого объекта. Эта схема является совокупностью опорных точек производственной мыслительной деятельности диспетчера;

- через мнемосхему диспетчер воспринимает в единстве динамику и статику управляемого объекта. Процесс восприятия табло происходит в процессе решения задач по дистанционному управлению производственным процессом, а потому чисто сенсорный компонент имеет подчиненное значение и определяется течением трудовой интеллектуальной деятельности;

- в некоторых системах специфика табло пульта дистанционного управления производственным процессом как источника информации состоит в дискретной подаче информации при непрерывном перемещении управляемого объекта.