МЕТОД ПОИСКА ЭРГОНОМИЧЕСКИХ И ПСИХОЛОГИЧЕСКИХ УЯЗВИМОСТЕЙ В ОПЕРАТОРСКОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ

В.В. Косьянчук, Ю.В. Бессонова, А.А. Обознов, А.Н. Занковский, И.И. Грешников, И.А. Махортов

Vladislav V. Kosyanchuk, Yulia V. Bessonova, Alexander A. Oboznov, Anatoliy N. Zankovskiy, Ivan I. Greshnikov, Innokentiy A. Makhortov METHOD FOR FINDING ERGONOMIC AND PSYCHOLOGICAL VULNERABILITIES IN HUMAN-INTERFACE INTERACTION

DOI: 10.38098/ipran.opwp_2022_25_4_010

Скачать полный текст статьи (.pdf)

Аннотация. Актуальность исследования состоит в недостаточной методической проработанности вопросов выявления несоответствий между способами представления информации на интерфейсах и возможностями человека-оператора по её восприятию и оценке. Для объяснения несоответствий вводятся понятия эргономических уязвимостей интерфейса и психологических уязвимостей человека-оператора. Цель исследования заключалась в экспериментальной проверке метода поиска эргономических и психологических уязвимостей при взаимодействии человека-оператора с интерфейсом в процессе выполнения задания на летном тренажере. Гипотеза исследования: эргономические и психологические уязвимости выявляются при вводе усложнений во взаимодействие человека-оператора с интерфейсом. В экспериментах участвовали 5 обученных операторов, имевших устойчивые умения и навыки пилотирования летных тренажеров, мужчины. Исследование проводились на стендовой базе Государственного научно-исследовательского института авиационных систем (Москва). Полетное задание оператора заключалось в одновременном выполнении двух задач – задачи поиска, обнаружения и опознании заданного наземного объекта и задачи контроля указателя скорости. Каждый оператор выполнял задание пять раз. Задание №1 было фоновым без ввода усложнений, задание №2 выполнялось в усложненных погодных условиях. Далее очередные задания выполнялись с нарастанием усложнений – в задании №3 к усложненным погодным условиям добавлялось ограничение времени его выполнения (10 минут с обратным отсчетом), в задании №4 добавлялся отказ левого двигателя, в задании №5 – влияние измененного функционального состояния оператора (утомление). Первые четыре задания для всех операторов проводились в утренние часы, задание №5 - в конце рабочего дня (17:00-18:00). Общее время эксперимента составляло около одного часа. Методы и методики исследования. Показателями надежности поиска и опознания наземного объекта служили количество случаев его правильного опознания; показателями выдерживания скорости в заданных пределах – относительное количество объективных замеров, подтверждающих её нахождение в заданном диапазоне, а также количество голосовых докладов операторов о значениях указателя скорости (3 доклада для каждого задания). В процессе выполнения полетных заданий проводилась регистрация окуломоторной активности и движения взора операторов с помощью айтрекера SMI Red-M 250 Hz (SMI, Germany). Для оценки функционального состояния операторов использовались аппаратурные методики «Критическая частота слияния мельканий», «Реакция на движущийся объект», теппинг-тест, «Сложная сенсомоторная реакция», а также регистрировались показатели электрокардиограммы на электроэнцефалографе Нейрон-Спектр-4/П. После окончания эксперимента с операторами проводилось структурированное интервью для выявления затруднений, допущенных ошибочных действий и их субъективных причин. Результаты: Заданный наземный объект был правильно опознан в 84% случаев. Установлены 4 случая необнаружения объекта 3-мя операторами (3 случая из 4-х были при выполнении задания 2). Установлено, что значения скорости в заданных пределах находились в 63% случаев, Количество сделанных докладов операторов о текущих значениях составило 83%. (пропущены 13 докладов). По данным интервью, операторы в качестве приоритетной выбирали задачу поиска и опознания заданного наземного объекта. Зрительный контроль скорости выполнялся значительно реже, т.к. для считывания указателя скорости необходим перенос взгляда в другую, пространственно удаленную зону интерфейса. Таким образом, результаты интервью позволили выявить ряд эргономических проблем, связанных с недостаточно информативной индикацией и автоматизацией ее отображения. Эти проблемы особенно ярко проявились на этапе выполнения совмещенной деятельности. Введение дополнительных усложняющих факторов полета привело к актуализации эргономических уязвимостей, заложенных на этапе проектирования интерфейса, и психологических уязвимостей человека-оператора, связанных с распределением внимания. Результаты интервью совпали с данными окуломоторной активности операторов: при выполнении совмещенной деятельности происходит фокусировка внимания на задаче поиска и опознания заданного объекта в ущерб исполнению задачи по выдерживанию и контролю указателя скорости. При этом выполнение первой более приоритетной задачи сопровождается ростом длительности фиксаций за счет сокращения длительности фиксаций в пространственно удаленной зоне интерфейса, в которой индицируется указатель скорости. Основный вывод исследования состоит в экспериментальном подтверждении возможности выявления эргономических и психологических уязвимостей в взаимодействии человека-оператора с интерфейсом посредством целенаправленных провоцирующих воздействий. Выполнение совмещенной деятельности (поиск и опознание наземного объекта одновременно с докладами о показаниях скорости полета) позволило выявить эргономическую уязвимость использованного в экспериментах интерфейса – чрезмерную пространственную разнесенность зоны, в границах которой человек-оператор ведет поиск и опознание наземного объекта.

Ключевые слова: эргономические и психологические уязвимости, интерфейс, человек-оператор, совмещенная деятельность.

Abstract. Interest in the study is an insufficient methodological base of inconsistencies detection between the information presentation on interfaces and the human operator capabilities in perception and decision making. The concepts of ergonomic vulnerabilities of interface and psychological vulnerabilities of the human operator are introduced to explain the inconsistencies. The purpose of the study is to experimentally testing the searching for ergonomic and psychological vulnerabilities in the human-interface interaction in the using a flight simulator. Research hypothesis: ergonomic and psychological vulnerabilities are revealed influenced by complications in human-interface interaction. Respondents: 5 experienced operators who had high skills in flight simulator usage. The study was carried out on the base of the Federal Administrative Department “State Research Institute of Aviation Systems” (Moscow). The flight task includes two tasks simultaneously – searching and detecting ground target object and the speed checking. Each operator performs the task five times. Task #1 is a background without complications, task #2 is a flight in complicated meteorological conditions. Further, the next tasks is carried out with increased complications: task #3 includes a time limitation (10 minutes with a countdown) in addition to weather, task #4 - the failure of the left engine, and task #5 performs under the altered functional state of the operator (fatigue). The tasks #1-4 are present during the morning, task #5 - at the end of the working day (17:00-18:00). The total time of the experiment is about one hour. Research methods: The indicators of the search and identification reliability are the number of correct identifications; speed validity check is its measurements in speed limits and voice reports (3 reports for each task). In the process of performing flight tasks, The oculomotorics and gaze movements are recorded using eyetracker SMI Red-M 250 Hz (SMI, Germany). The functional state of the operators measures by the critical flicker frequency, moving target reaction, tapping test, сomplex sensomotor reaction, recorded with the electroencephalograph Neuron-Spectrum-4/P. After the end of experiment, a structured interview is used to identify difficulties, errors and its causes, according to respondents. Results: The ground target is correctly detected in 84% of cases. The non-detection is found during task #2 performance. The speed limits keep correctly in 63% of cases, and the number of voice reports about the current speed is 83% (13 reports are missed). According to the interviews, the operators choose the task of searching and detecting a ground target as a priority task, speed limits keeping is executed less frequently because speed checking requires gaze shift to another, spatially remote area of the interface. Thus, the interview makes it easier to get a number of ergonomic problems associated with insufficiently informative indication and automation its reporting. These problems are especially pronounced at the combining activity. The added complication of flight is a cause the transition of ergonomic vulnerabilities that were laid at the design stage and psychological vulnerabilities associated with distribution of attention from a state of potentiality to that of actuality. The results of the interviews coincided with the data on the oculomotorics: attention is focused on the task of searching and detection a target to the detriment of the task of speed checking, in carrying out combining activity. At the same time, the higher priority task execution is accompanied by increased fixations duration due to a reduction in fixations duration to a spatially remote interface area, in which the speed indicator is displayed. The main result of the study is the experimental confirmation of the method of finding ergonomic and psychological vulnerabilities in the human-interface interaction through targeted provoking influences. The impact of combining activity (detection of a ground target and speed checking simultaneously) make possible to find the ergonomic vulnerability of the studied interface - excessive spatial diversity of the zone for searching targets.

Key words: ergonomic vulnerabilities, psychological vulnerabilities, human-machine interface, human operator, combining activity.

Библиографическая ссылка на статью: 

Косьянчук В.В., Бессонова Ю.В., Обознов А.А., Занковский А.Н., Грешников И.И., Махортов И.А. Метод поиска эргономических и психологических уязвимостей в операторской деятельности // Институт психологии Российской академии наук. Организационная психология и психология труда. 2022. Т. 7. № 4. С. 227-265. DOI: 10.38098/ipran.opwp_2022_25_4_010

Kosyanchuk, V.V., Bessonova, Y.V., Oboznov, A.A., Zankovskiy, A.N., Greshnikov, I.I., Makhortov, I.A. (2022). Metod poiska jergonomicheskih i psihologicheskih ujazvimostej v operatorskoj dejatel'nosti [Method for finding ergonomic and psychological vulnerabilities in human-interface interaction]. Institut Psikhologii Rossiyskoy Akademii Nauk. Organizatsionnaya Psikhologiya i Psikhologiya Truda [Institute of Psychology of the Russian Academy of Sciences. Organizational Psychology and Psychology of Labor], 7 (4), 227-265. (in Russian). DOI: 10.38098/ipran.opwp_2022_25_4_010