Исследование процесса тренировки операторов, управляющих энергетической установкой (Л. А. Верещагина, А. А. Крылов, Г. С. Никифоров)

От того, как организован этап теоретической и практической подготовки оператора, во многом зависит надежность его последующей работы в автоматизированной системе управления.

Эффективность процесса обучения и тренировки в свою очередь определяется влиянием целого ряда как внешних по отношению к оператору факторов (микроклиматические условия, организация рабочего места, программа тренировочных занятий и т. д.), так и внутренних, вытекающих из особенностей человеческого организма (индивидуально-типологические свойства нервной системы, личностные характеристики, способность к обучению и т. д.).

В данной работе делается попытка исследовать характер протекания тренировочного процесса операторов, управляющих энергетической установкой, и выявить влияние некоторых факторов на эффективность формирования системы профессиональных навыков.

Исследование проводилось на экспериментальной установке функционального типа, которая представляет собой упрощенную модель энергетической установки и позволяет воспроизводить деятельность оператора, близкую к реальной.

В состав установки входят: пульт оператора, пульт экспериментатора и электромеханическая модель энергетической установки.

С пульта оператора осуществляются контроль за функционированием установки и управление протекающим в ней процессом. Пульт оператора расположен в изолированной камере и имеет информационную панель, включающую в себя мнемосхему, стрелочные контрольно-измерительные приборы, световые табло командной и предупредительной сигнализации и панель органов управления, представленных в виде кнопок, ключей и тумблеров.

С пульта экспериментатора реализуется программа работы установки, изменяется текущий режим ее работы за счет введения возмущающих воздействий, подаются команды на пульт оператора и осуществляется контроль за его действиями.

Электромеханическая модель данной энергетической установки является одной из ее важнейших составных частей она позволяет воспроизводить целостную деятельность по управлению установкой как в нормальных условиях функционирования системы, так и в аварийных ситуациях.

В структуру алгоритма деятельности оператора но управлению установкой входят три подалгоритма, представляющие собой законченные, но в то же время взаимосвязанные этапы целостной деятельности (условно обозначим их "А", "В" и "С").

В работе изучалось влияние на эффективность тренировочного процесса трех факторов, которые могут быть отнесены к группе внешних и являются фактически организационно-методологическими факторами. При этом каждый фактор мог вводиться в программу эксперимента или отсутствовать в ней. Поэтому общее число экспериментальных программ, включавших в себя все возможные сочетания выбранных факторов, оказалось равным восьми.

Были выбраны следующие факторы:

1) фактор актуализации представлений;

2) обратная связь;

3) вид управления текущим процессом тренировки.

Суть фактора актуализации представлений заключается в том, что оператору, прежде чем он займет свое рабочее место за пультом управления энергетической установкой и приступит к выполнению очередного тренировочного занятия, дается предварительное задание. Оператору предъявлялось шесть бланков, на каждом из которых в описательной форме были заданы какие-то конкретные состояния управляемого процесса, т. е. перечислялись соответствующие показания средств индикации на пульте оператора и положения органов управления. При этом только на одном из бланков была задана ситуация, соответствующая нормальному или рабочему режиму функционирования установки. Именно этот бланк среди остальных и должен был отыскать оператор. В поисках правильного решения поставленной перед ним задачи оператор должен актуализировать представления, связанные с его практической деятельностью, выполнить определенные мыслительные операции, активно обращаясь к долговременной памяти.

Принцип обратной связи достаточно хорошо рассмотрен в целом ряде работ, где показано его универсальное значение как механизма регуляции на различных уровнях организации живых систем. Однако пока нет единого мнения по вопросу о влиянии отдельных видов обратной связи (внутренней и внешней, положительной и отрицательной) на процесс обучения и практической подготовки операторов. В нашей работе изучалось влияние на процесс тренировки внутренней т. е. односторонней, направленной только от экспериментатора к испытуемому) и отрицательной обратной связи, согласно которой экспериментатор корректировал деятельность оператора при допущении им ошибок в процессе работы.

В качестве третьего фактора был выбран вид управления процессом обучения. В литературе нет четкого ответа на вопрос о том, как должно происходить управление процессом обучения и тренировки на тренажерах - дистанционно, т. е. с пульта руководителя обучения, или же при непосредственном контакте обучающего и обучающегося в ходе занятия. В связи с этим представлялось целесообразным попытаться экспериментально выявить влияние этого фактора на эффективность процесса обучения.

В качестве критериев, с помощью которых количественно оценивался характер протекания тренировочного процесса, были выбраны:

1) время выполнения задания, по динамике которого можно было выявить определенную закономерность овладения испытуемыми необходимой системой навыков по управлению энергетической установкой;

2) вероятность безошибочного выполнения задания, для определения которой регистрировалось количество ошибок, допускаемых в течение тренировочного занятия, что характеризовало достигнутый уровень надежности по управлению данной установкой.

В исследовании принимали участие 24 испытуемых мужского пола в возрасте 22-23 года. Было проведено диагностическое обследование группы испытуемых с помощью ряда аппаратурных и бланковых методик. Каждый испытуемый дважды проходил обучение по одной программе. Следовательно, общее число тренировочных занятий для одного человека равнялось шестнадцати. На рис. 1 приведена кривая зависимости вероятности безошибочного выполнения задания от числа тренировочных занятий в среднем для всей группы испытуемых без учета специфики содержания экспериментальных программ. О натренированности группы по данному критерию можно говорить в том случае, когда численное значение критерия не изменяется на протяжении достаточно длительного отрезка времени. Для кривой на рис. 1 таким переломным моментом является третье тренировочное занятие, поскольку с третьего по шестнадцатое занятие включительно различия в вероятности безошибочного выполнения задания были статистически не достоверны.

Рис. 1. Зависимость вероятности безошибочного выполнения задания от числа тренировочных занятий. P₁ и P₂ - доверительные границы при β=0,99

На рис. 2 можно проследить динамику вероятности безошибочного выполнения задания в ходе всего тренировочного процесса отдельно по подалгоритмам "А" и "В". Характер динамики процесса для подалгоритма "С" аналогичен "А". Анализ показал, что подалгоритм "А" для испытуемых трудности не представлял. Ошибки при его выполнении носили сугубо случайный характер, и различия вероятности безошибочного выполнения задания с первого по шестнадцатое занятие оказались недостоверны. То же самое было установлено и для подалгоритма "С". Таким образом, основную трудность для испытуемых представлял подалгоритм "В". Стабилизация вероятности безошибочного выполнения задания для группы в целом па данному подалгоритму достигается лишь к третьему занятию.

Рис. 2. Зависимость вероятности безошибочного выполнения подалгоритмов от числа тренировочных занятий. I - подалгоритм 'А'; II - подалгоритм 'В'

О характере формирования системы профессиональных навыков во многом можно судить по изменению времени выполнения задания в процессе тренировки (рис. 3).

Рис. 3. Зависимость среднего арифметического (m) и среднего квадратического отклонения (σ) времени выполнения задания от числа тренировочных занятий (n)

Анализ полученных данных позволяет говорить о выраженной стадиальности процесса усвоения испытуемыми необходимых навыков по управлению установкой в ходе тренировочных занятий. С первого по третье занятие включительно наблюдается существенное сокращение времени выполнения задания (различия по дням достоверны). С третьего по одиннадцатое занятие изменения по дням по времени выполнения задания не достоверны. Иными словами, группа испытуемых в этот период по временному критерию стабилизируется. Затем с одиннадцатого по четырнадцатое занятие снова наблюдается последовательное сокращение времени выполнения задания и, начиная с четырнадцатого по шестнадцатое занятие включительно, группа стабилизируется на новом временном уровне.

При работе испытуемых по подалгоритмам "А" и "С", как менее сложным компонентам в структуре целостной деятельности стадиальность в процессе тренировки не наблюдается (рис. 4, кривая ). Таким образом, стадиальность тренировочного процесса обусловлена подалгоритмом "В", основное отличие которого от двух других состоит в его сложности.

Рис. 4. Зависимость среднего времени выполнения подалгоритмов от числа тренировочных занятий. I - подалгоритм 'А'; II - подалгоритм 'В'

Рассматривая полученные данные с точки зрения зависимости характера протекания тренировочного процесса от вида программ, по которым тренировались испытуемые, следует отметить, что наиболее эффективными оказались те программы, в которых присутствовало не менее двух факторов.

Анализ динамики данных по времени выполнения задания в зависимости от вида программ показал, что на первых тренировочных занятиях наиболее эффективными оказались программы, в которых взаимодействуют два фактора, а именно наличие обратной связи и присутствие экспериментатора в камере. Согласно содержанию этих программ экспериментатор по ходу занятия не только отмечал совершаемые ошибки, но и наглядно показывал пути их устранения (т. е. какими тумблерами, ключами и приборами надо пользоваться, уточняя их расположение на пульте и т. д.).

Те же программы, в которых фактор обратной связи взаимодействовал с фактором актуализации представлений на первых занятиях, оказались менее эффективными. Это, вероятно, можно объяснить тем, что обратная связь помогает испытуемым избегать ошибочных действий, но время выполнения задания уменьшается незначительно, так как испытуемый должен самостоятельно осваивать рабочее место, находя оптимальное соответствие структуры своих действий конструктивным особенностям пульта управления. Таким образом, фактор актуализации представлений в первые дни тренировок не может быть эффективным сам по себе, потому что в этот период идет процесс практического знакомства с самой деятельностью и с установкой.

Для эффективного использования актуализации представлений необходимо накопление некоторого практического опыта работы. И в нашем случае этот фактор начинал оказывать свое влияние на эффективность процесса тренировки только на пятом тренировочном занятии. К этому же времени фактор присутствия экспериментатора в камере начинает терять свое первоначальное значение и уступает место фактору актуализации представлений. В этом плане наряду с объективными критериями деятельности показательны также мнения самих испытуемых о том, какие факторы помогают им в процессе тренировки. В нашем случае большинство испытуемых после 5-б тренировочных занятий в качестве "желательных" называло факторы обратной связи и актуализации представлений, фактор же присутствия экспериментатора не упоминался.

Далее следует остановиться на зависимости успешности процесса тренировки от индивидуально-типологических и некоторых личностных характеристик испытуемых. Определенный интерес в этой связи представляет ранжирование группы испытуемых по времени и безошибочности выполнения задания. Оказалось возможным выделить две группы испытуемых. Первая группа характеризуется меньшим временем выполнения задания по большинству видов программ. По данным предварительного психофизиологического исследования у испытуемых этой группы оказалась выраженной подвижность нервных процессов, а по тесту Айзенка они в подавляющем большинстве относятся к экстравертам. Почти все испытуемые этой группы называли в качестве желательных для себя тренировочных программ те, которые включали фактор обратной связи и присутствие экспериментатора в камере.

Вторая группа испытуемых выполняет задания с большими затратами времени по сравнению с первой. У испытуемых этой группы выражена инертность нервных процессов. По тесту Айзенка они относятся в своем большинстве к интровертам. Наиболее предпочтительными для этих испытуемых оказались те программы, которые не предусматривали непосредственного контакта с экспериментатором и обратной связи.

Выводы

Характер процесса формирования профессиональных навыков по управлению энергетической установкой определяется сложностью деятельности в целом.

Эффективность начального этапа тренировочного процесса повышается, когда занятия ведутся по программам, предусматривающим взаимодействие факторов обратной связи и присутствия экспериментатора в камере. По мере выработки навыков управления данной энергетической установкой фактор присутствия экспериментатора в камере постепенно утрачивает свое значение, уступая место фактору актуализации представлений.

Эффективность тренировочного процесса зависит от индивидуально-типологических свойств нервной системы (подвижности) и определенных личностных характеристик (экстраверсия - интроверсия).