Лекция "Антропогенные опасности и защита от них"

Человеческий фактор в обеспечении безопасности в системе «человек-машина».

 

Деятельность человека является важным, необходимым звеном, обеспечивающим взаимосвязь технических систем. При этом человек, оперируя энергетическими и информационными потоками, решает задачи, состоящие из ряда этапов:

 

1.   Восприятие информации.

2.   Оценка, анализ и обобщение информации на основе заранее заданных и сформулированных критериев.

3.   Принятие решения о дальнейших действиях.

4.   Исполнение принятого решения.

Однако на всех этапах деятельности возможны ошибочные действия человека.

Анализ данных по техногенным авариям и катастрофам показывает, что значительная доля опасностей возникает в результате ошибочных, неправильно принятых человеком решений, когда он сам становится источником опасности.

По статистике около 45 % аварийных ситуаций на АЭС, свыше 60 % аварий на объектах с повышенным риском, 80 % авиакатастроф и катастроф на море, а также 90 % автомобильных аварий происходит из-за неправильных действий людей.

 

Ошибка определяется как невыполнение поставленной задачи (или выполнение человеком запрещенного действия), которое может явиться причиной тяжелых последствий — травм, гибели людей, повреждения оборудования или имущества либо нарушения нормального хода запланированных операций.

 

Ошибки по вине человека могут происходить в различных сферах и условиях его жизнедеятельности:

 

на отдыхе, во время путешествия, при занятии спортом:

 

при управлении автотранспортом;
неосторожном обращении с огнем, острыми предметами, оружием;
при купании в водоемах; во время путешествий (туризма);
на тренировках и соревнованиях по различным видам спорта;

 

в быту:

 

при использовании электроприборов, бытового газа, открытого огня, ядохимикатов, инструмента и приспособлений;
при обращении с бытовыми отходами, кипящими жидкостями, с предметами, содержащими ртуть;
при употреблении недоброкачественных продуктов, алкоголя, медикаментов и т. д.;

 

в сфере производственной деятельности:

 

при нарушении установленного режима работы и бездействии в момент, когда его участие в процессе деятельности необходимо;

 

в чрезвычайных ситуациях естественного и техногенного происхождения, связанных, как правило, с:

 

неподготовленностью людей к действиям в ЧС;
с неумением их предвидеть, например, при обращении с горючими и взрывчатыми веществами или управлении сложными техническими системами;
при сходе лавин, селей и т. п.;

 

при общении людей между собой источниками ошибок могут быть непорядочность, небрежность, месть, ревность, оскорбления, религиозные и национальные конфликты и т. п.;

при управлении экономикой и государственной деятельностиошибки часто обусловлены стремлением людей нарушить законы природы: например, строительство ЦБК на оз. Байкал, проекты поворота Северных рек на юг и др.

 

Свойство человека ошибаться является функцией его психологического состояния, и интенсивность ошибок во многом зависит от состояния окружающей среды и действующих на человека нагрузок. Установлено, что зависимость частоты появления ошибок от действующих нагрузок является нелинейной.

Так, при очень низком уровне нагрузок большинство операторов работают неэффективно (задание кажется скучным и не вызывает интереса), и качество работы не соответствует должному.

При умеренных нагрузках качество работы оператора оказывается оптимальным, поэтому умеренную нагрузку можно рассматривать как условия, достаточные для обеспечения внимательной работы человека-оператора. Но при дальнейшем увеличении нагрузок качество работы человека ухудшается, что объясняется, главным образом, такими проявлениями физического стресса как страх, беспокойство, учащение пульса и частота дыхания, повышение температуры, выброс в кровь адреналина и т. п.

В системе «человек — среда обитания» человек является самой изменчивой составляющей. Его поведение определяется массой индивидуальных факторов. Часто разные операторы аналогичные задания выполняют неодинаковыми действиями.

 

Основные особенности личности и состояния организма человека, толкающие его к совершению ошибок, можно разделить на врожденные особенности и временные состояния.

К врожденным особенностям относятся:

 

физиологические характеристики человека и его наследственности:

 

органы чувств (слух, зрение, обоняние, осязание, вкус);
опорно-двигательная (мышечная сила, скорость движения, координация и т. п.);

 

психомоторная система (рефлексы, реакции и т. д.);
способности к какой-либо деятельности.

 

Временные состояния, такие как физическая и психологическая усталость, приводящие к снижению внимания и мышечной силы, ухудшению состояния здоровья и работоспособности, способствуют возникновению ошибок.

В качестве факторов, отвлекающих внимание, могут быть временные функциональные нарушения организма (например, неожиданно появившаяся острая головная боль, головокружение, судорога мышцы и т. п.), временное переключение внимания на какое-то событие или предмет, не связанные с работой: утомление, внезапное внешнее воздействие (шум или яркая вспышка света).

 

Причины ошибок подразделяют на непосредственные, главные и способствующие.

Непосредственные причины ошибок зависят от психологической структуры действий оператора:

 

ошибки восприятия — не узнал, не обнаружил;
ошибки памяти — забыл, не запомнил, не сумел восстановить;
ошибки мышления — не понял, не предусмотрел, не обобщил;
ошибки принятия решения, ответной реакции и т. п.

 

Причины ошибок зависят также от вида этих действий, т. е. от психологических закономерностей, определяющих оптимальную деятельность:

 

несоответствие психическим возможностям переработки информации (объем или скорость поступления информации, отношение к порогу различения, малая длительность сигнала
и т. д.);

от недостатка навыка (стандартные действия при нестандартной ситуации);
от недостатка структуры внимания (не сосредоточился, не собрался, не переключился, быстро устал).

 

Главные причины связаны с рабочим местом, организацией труда, подготовкой оператора, состоянием организма, психологической установкой, психическим состоянием организма.

Способствующие причины зависят от особенностей личности (характера, темперамента, коммуникативных особенностей), состояния здоровья, внешних условий, профессионального отбора, обучения и тренировки.

 

Причины ошибок можно также классифицировать, используя кибернетическую схему. Это ошибки:

 

в ориентации (неполучение информации);
в принятии решения (неправильные решения);
в выполнении действий (неправильные действия).

 

Ошибки в ориентации наиболее распространенные и возникают обычно из-за отсутствия сигнала, слабого сигнала или множества одновременных сигналов.

Ошибки в принятии решения могут возникать и в том случае, когда получена вся необходимая достоверная информация и в достаточном объеме, но процесс анализа, переработки и осмысления се был неверным, или из-за неадекватной оценки ситуации, неприспособленности к работе из-за недостатка знаний, опыта.

Иногда информация и принятое решение могут быть правильными, но ответное действие ошибочным. Неправильное действие может проявляться и в бездействии оператора в тот момент, когда его действие необходимо (неспособность к действию, нарушение последовательности действий) или в неправильном выборе действий (неадекватное расположение приборов, недостаточность внимания, усталость и т. д.).

 

Виды ошибок, допускаемых человеком на различных стадиях создания и использования технических систем, можно классифицировать следующим образом:

 

ошибки проектирования — обусловлены неудовлетворительным качеством проектирования. Например, управляющие устройства и индикаторы могут быть расположены настолько далеко друг от друга, что оператор будет испытывать затруднения при одновременном пользовании ими;
ошибки изготовления и ремонта — например, неправильной сварки, неправильного выбора материала, изготовления изделия с отклонениями от конструкторской документации;
ошибки технического обслуживания в процессе эксплуатации вследствие недостаточной подготовленности обслуживающего персонала, неудовлетворительного оснащения необходимой аппаратурой и инструментами;
ошибки обращения возникают вследствие неудовлетворительного хранения изделий или их транспортировки с отклонениями от рекомендаций изготовителя;
ошибки в организации рабочего места — теснота рабочего помещения, повышенная температура, шум, недостаточная освещенность и т. п.;
ошибки в управлении коллективом — недостаточное стимулирование специалистов, их психологическая несовместимость и т. п.

 

Перечень допускаемых человеком типичных ошибок не может быть точным и неоспоримым, поскольку свойство человека ошибаться является функцией его психофизиологического состояния, а частота появления ошибок во многом определяется состоянием внешней среды и интенсивностью действующих нагрузок.

 

При оценке роли антропогенных опасностей в их общей совокупности следует понимать, что во многих случаях они играют роль «спускового механизма» — инициатора возникновения многих техногенных, а иногда и естественных опасностей.

Так, неправильная оценка водителем дорожной ситуации может привести к потере управления автомобилем, а затем и к взрыву и пожару последнего с непредсказуемыми последствиями. Решение о строительстве ЦБК на Байкал привело в дальнейшем к техногенному загрязнению озера отходами комбината. Принятие решений о проведении подземных испытаний ядерного оружия может при их реализации привести к значительным изменениям в земной коре и стать инициатором землетрясений и т. д.

 

Человек непрерывно получает данные о текущем состоянии окружающей среды и ее изменениях, анализирует и оценивает эту информацию, а затем принимает решение по необходимому действию и выработке программ дальнейшей жизнедеятельности.

Получение такой информации обеспечивается анализаторами, специальными структурами организма, которые представляют собой совокупность нервных образований, воспринимающих внешние раздражители, преобразующих их энергию в нервный импульс возбуждения и передающих по рефлекторной дуге от рецептора через ЦНС к исполнительному органу.

Реакция организма на внешний или внутренний раздражитель может быть показана на схеме рефлекторной дуги в виде нервного импульса, проходящего через организм, и превращение его в действие. Однако для человека общее представление о рефлекторной дуге можно расширить с учетом процессов, происходящих в мозгу (ощущение, восприятие, представление, создание образов в памяти и т. д.).

 

Процесс психического восприятия — это не «фотографирование», не создание полного тождественного образа с объектом, это творческий процесс, состоящий из сравнения объективных сигналов, поступающих извне, с их субъективным представлением человека со своей индивидуальной смысловой оценкой. В этом процессе может происходить искажение истинного сигнала (раздражителя), и с учетом особенностей работы нервной системы создается индивидуальное восприятие, представление и образ конкретного объективного реального события, которое запечатлевается в памяти. Реальная картина события тем точнее отображается субъективным образом, чем больше предшествующий накопленный опыт человека. Поэтому результат психического восприятия, определяемый влиянием множества факторов, может оказаться случайным.

 

В процессе эволюционного развития человека его память формировалась как адаптационно-приспособительный механизм к внешней среде. Содержание памяти включает отпечатки, следы биохимических процессов прохождения внешнего импульса по рефлекторной дуге.

Человек обладает долговременной и оперативной памятью. Объем долговременной памяти предположительно составляет 1021 бит, а кратковременная память имеет малую емкость
50 бит.


Поскольку вспоминание, т. е. обращение в долговременную и кратковременную память, основанное на не полностью  исследованных электробиохимических реакциях, как и любые материальные процессы, подвергается воздействию большого числа внешних факторов, то результат его носит случайный характер.

 

Хранение представлений в памяти тоже может видоизменяться вследствие стирания отдельных элементов информации или возникновения новых, отсутствующих в оригинале, т. е. на этом этапе тоже могут появиться различные искажения.

Психика человека сложилась в процессе эволюционного развития под влиянием изменяющихся внешних факторов, импульсный характер которых сформировал рефлекторную дугу.

Самые древние и простые функции организма, преимущественно двигательные, реализуются через спинной мозг, более сложные — осуществляются на бессознательном, а затем и подсознательном уровнях. И только когда там не найдено адекватной программы реакции на сигнал, подключается сознание, прежде всего, проявляя стереотипность мышления.

 

Сам по себе процесс сознательного поиска решения очень медленный и для обычной жизни малопригодный. В экстремальных быстроразвивающихся ситуациях вероятность того, что человек найдет нужное решение в процессе мышления, очень мала.

Основной путь подготовки техники к действиям в конкретных производственных ситуациях — в постоянном обучении и тренировке с целью перевода действий на уровень стереотипов.

Стереотип — это устойчиво сформировавшаяся в прежнем осознанном опыте рефлекторная дуга, выводимая в пограничную зону «сознание — подсознание».

Чем чаще идут одинаковые импульсы, тем прочнее (более жесткой) становится система их передачи от рецептора к исполнительному органу. При этом вероятность определенной двигательной реакции на определенное раздражение нарастает. Однако эта вероятность никогда не может достичь единицы в силу существования потенциальной опасности искажения сигнала в проводящей системе. Следовательно, процесс принятия решения является многовариантным (неопределенным), в том числе содержащим ошибки.

 

Таким образом, любая деятельность человека несет в себе потенциальную опасность, так как вероятность неправильного решения всегда существует и она весьма высока. Это обусловлено объективно существующими трудностями вспоминания и выстраивания многовариантных процессов передачи сигналов по рефлекторной дуге. Если в прошлом такого опыта вообще не было, то сознательные решения принимаются методом проб и ошибок.

Свобода выбора подчиняется случайным распределениям, следствием которых является потенциальная опасность при вмешательстве человека в любой процесс. Отсюда следует и аксиома о потенциальной опасности деятельности человека, которая является фактически следствием стохастического характера психических реакций человека на внешние сигналы. Важно акцентировать внимание на человеке — источнике потенциальной опасности как факторе, влияющем на среду обитания.

 

Взаимосвязь человека с технической системой или со средой обитания (далее системой) происходит через информационную модель этой системы. Информационная модель объединяет два поля: сенсорное и сенсомоторное.

К сенсорному (чувствительному) полю информационной модели относят комплекс сигналов, который воспринимается человеком непосредственно от системы (шум, вибрация, ЭМП и т. д.) и ряда сигнальных систем (приборов, индикаторов и т. п.).

К сенсомоторному полю относят комплекс сигналов от органов управления (рычагов, ручек, кнопок и т. д.).

 

Совместимость человека и системы можно условно разделить на 5 видов:

 

биофизическая совместимость человека и системы состоит в достижении разумного компромисса между физиологическим состоянием и работоспособностью человека, с одной стороны, и различными факторами, характеризующими систему с учетом объема, качества выполняемых им задач и продолжительности работы — с другой. Здесь должны быть обоснованы и выбраны номинальные и предельные значения отдельных воздействий на организм человека с целью обеспечения минимальной опасности и максимально возможной производительности;
энергетическая совместимость предусматривает создание органов управления системы и выбор оператора так, чтобы они гармонировали в отношении затрачиваемой мощности, скорости, точности, оптимальной загрузки конечностей оператора. Это достигается профессиональным отбором, выбором рациональных режимов труда и отдыха;
пространственно-антропометрическая совместимость человека и машины состоит в учете антропометрических характеристик и некоторых физиологических особенностей человека при создании рабочего места;
технико-эстетическая совместимость заключается в творческой и эстетической удовлетворенности человека от процесса труда как совокупности физических и интеллектуальных сил с элементами творческой целенаправленности;
информационная совместимость должна соответствовать возможностям человека по приему и переработке всего потока закодированной информации и эффективному приложению управляющих воздействий к системе.

 

У летчика, например, управляющего самолетом, за последние 30 лет количество средств контроля и управления в кабине самолета увеличилось в 10 раз (на современном авиалайнере их более 600). По данным мировой статистики, каждые два из трех летных происшествий происходят по причинам летного состава. И это не просто ошибки человека, вызванные растерянностью или низкой квалификацией. Большинство из них объясняется тем, что необходимые действия лежат за пределами возможности человека.

Количество информации принято измерять в двоичных знаках — битах. У человека поток информации через зрительный рецептор равен 108...109 бит/с. Нервные пути пропускают 2 - 10 бит/с, до сознания доходит около 50 бит/с, в памяти прочно удерживается 1 бит/с.

За 80 лет жизни память человека удерживает информацию порядка 109 бит, но мозгом оценивается не вся, а наиболее важная информация. Для управления поведением человека и активностью его функциональных систем (т. е. выходной информацией, идущей из мозга) достаточно около 10 бит/с с подключением программ, содержащихся в памяти.

 

Получение информации о многих процессах в управляемом объекте и во внешней среде — одна из важнейших функций оператора сложных систем. Данные, поступающие по каналам связи от управляемого объекта и внешней среды, отображаются на различных устройствах (стрелочные приборы, экраны осциллографов и т. п.), образующих «информационную модель»,— непосредственный источник информации для оператора, принимающего решение.

Основная трудность опосредованного управления — не только быстро «считывать», т. е. правильно определять показания приборов, но и быстро (иногда молниеносно) обобщать поступающие данные, мысленно представлять взаимосвязь между показаниями приборов и реальной действительностью. Это значит, что оператор на основании показаний приборов (информационной модели) должен создать в своем сознании внутреннюю (концептуальную) модель управляемого объекта и ОС.

Так, например, летчик при полете по приборам в среднем 86 раз в минуту переключает внимание с одного прибора на другой, а на некоторых этапах интенсивность переключения взгляда достигает 150 и даже 200 раз.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Критерии оценки надежности человека-оператора

 

Деятельность человека-оператора характеризуется быстродействием и надежностью.

Критерием быстродействия является время решения задачи, т. е. время от момента реагирования оператора на поступивший сигнал до момента окончания управляющих воздействий. Обычно это время пропорционально количеству перерабатываемой человеком информации.

Пропускная способность характеризует быстроту оператора постигать смысл информации и зависит от его психологических особенностей, типа задач, технических и эргономических особенностей систем управления. Обычно пропускная способность составляет 2—4 ед./с.

Надежность человека-оператора определяет его способность выполнять в полном объеме возложенные на него функции при определенных условиях работы. Надежность деятельности оператора характеризуют его безошибочность, готовность, восстанавливаемость, своевременность и точность.

 

Безошибочность оценивается вероятностью безошибочной работы, которая определяется как на уровне отдельной операции, так и в целом на уровне всего объема работы.

Восстанавливаемость оператора оценивается вероятностью исправлений им допущенной ошибки.

Этот показатель позволяет оценить возможность самоконтроля оператором своих действий и исправления допущенных им ошибок.

Своевременность действий оператора оценивается вероятностью выполнения задачи в течение заданного времени.

Точность — степень отклонения измеряемого оператором количественного параметра системы от его истинного, заданного или номинального значения. Количественно этот параметр оценивается погрешностью, с которой оператор измеряет, оценивает, устанавливает или регулирует данный параметр.

Точность оператора зависит от характеристик сигнала, сложности задачи, квалификации, утомляемости и ряда других факторов.

 

Исследуя ошибки, которые совершает человек, можно выделить три уровня, на каждом из которых возможно ослабить негативное действие ошибок. Например:

 

1.   на первом уровне можно предотвратить ошибки человека, найдя их;

2.  на втором уровне можно избежать нежелательных последствий ошибок, корректируя неправильное функционирование системы вследствие ошибок, внесенных по вине человека;

3.   на третьем уровне можно исключить повторное возникновение тех или иных ситуаций, приводящих к ошибкам человека — «на ошибках учатся».

Поведение человека в сложных экстремальных ситуациях определяется его психологическим состоянием и готовностью к принятию решения и адекватным действиям.

 

Для снижения возможности проявления ошибочных действий человека необходимо организовывать обучение, тренировки, развивающие быстроту мышления, подсказывающие, как использовать прежний опыт для успешного принятия решения, для перевода действий оператора на уровень стереотипов, а также формирующие способность к прогнозированию и предвосхищению.

Кроме этого, нужно проводить профессиональный отбор, т. е. определять пригодность человека к работе по той или иной профессии, а также соответствие психофизиологических возможностей человека условиям труда.

Профессиональный психологический отбор работников ставит задачу выявить людей, у которых процесс обучения дает максимальный эффект при минимальном времени обучения. Профессиональная пригодность определяется положительной мотивацией к данной специальности; высоким порогом ощущения опасности; быстротой реакции на экстремальные ситуации; хорошим глазомером; устойчивостью, концентрацией и распределением внимания; нормальным состоянием двигательного аппарата; высокой пропускной способностью анализаторов и т. д.


Последнее изменение: вторник, 11 Июль 2017, 17:25