Пушкинский

Оценка качества космических тренажёров

В системе подготовки космонавтов космические тренажёры являются основным средством формирования у них знаний, навыков, умений.

Космический тренажёр (КТ) как система «человек — машина» (СЧМ) относится к классу эргати-ческих систем управления (ЭСУ), то есть таких, в которых одним из элементов является человек или группа людей. В качестве СЧМ в реальном случае рассматривают систему «космонавт — пилотируемый космический аппарат (ПКА) — окружающая среда», а в тренажном варианте соответственно — «обучающийся космонавт — модель ПКА — модель окружающей среды». Оценка качества обучающих свойств КТ основана на сравнении количественных параметров показателей качества функционирования СЧМ реального объекта и его тренажной модели. При проведении испытаний КТ рассматривается качество всех составляющих звеньев системы: человека-оператора, изделия и среды, в которой происходит функционирование системы.

При выборе показателей оценки качества ЭСУ (как реального объекта, так и тренажёра) следует исходить из следующих положений:

1) СЧМ «космонавт — ПКА — окружающая среда» и СЧМ «обучающийся космонавт — модель ПКА — модель окружающей среды» являются многоканальными системами с ограниченной пропускной способностью;

2) методы оценивания профессиональной деятельности космонавта в реальной и тренажной моделях должны быть идентичными.

Первое положение необходимо учитывать исходя из того, что в отличие от технических систем для ЭСУ нецелесообразно в качестве критерия использовать минимум ошибки. Это приводит к увеличению загрузки по каждому каналу многоканальной системы. Может оказаться, что стремление к достижению максимальной точности по одному из каналов управления приведёт к срыву операции в целом в результате недостатка ресурсов по обеспечению регулирования остальных каналов. Таким образом, наиболее предпочтительным критерием качества операторской деятельности является обеспечение равномерного распределения ресурсов (загрузки) человека-оператора в многоканальной системе управления при достижении требуемой точности управления в соответствии с допуском по каждому из каналов.

Второе положение необходимо учитывать вследствие того, что при идентичном методе оценивания операторской деятельности и функционирования системы «космонавт — ПКА — среда» («оператор — тренажёр — среда») появится возможность с единых позиций оценивать (сертифицировать) динамические операции ПКА и методики тренировок космонавтов.

Одним из наиболее важных критериев качества ЭСУ является комплексный показатель работоспособности, объединяющий характеристики точности и надёжности выполнения целевой функции управления объектом и функционального состояния оператора.

В системе «оператор — тренажёр — среда» оператор выступает как звено системы управления. Его задача заключается в соединении «входа» системы (например, сигналов о состоянии

управляемого объекта) и выхода системы, то есть в осуществлении управляющих воздействий, приводящих управляемый объект в заданное состояние. Поэтому важно, анализируя понятие и содержание показателя работоспособности ЭСУ, сначала рассмотреть его по отношению к оператору. При определённых условиях оператор может быть достаточно надёжным и быстрым звеном системы, однако ему свойственны сбои и отказы, например, в условиях стресса, вызванного дефицитом времени и сложностью оперативной задачи, нештатными ситуациями и др.

В соответствии с современными представлениями работоспособность человека-оператора следует рассматривать как системную категорию деятельности, значительно влияющую на эффективность и безопасность выполнения полётного задания.

Анализ существующих представлений о содержании понятия работоспособности, а также опыт изучения профессиональной деятельности авиационных специалистов, в том числе и космонавтов-операторов, даёт основание высказать ряд суждений о данной проблеме. В частности, работоспособность целесообразно рассматривать как одно из основных социально-биологических свойств человека, отражающее возможность выполнять конкретную по содержанию работу в определённых условиях деятельности в течение заданного времени и с требуемой эффективностью и качеством. Работоспособность операторов, её уровень и степень устойчивости определяются комплексом профессиональных, физиологических и психологических факторов, а именно: функциональным состоянием организма и величиной его резервных возможностей; профессиональным опытом и подготовленностью, направленностью личности, то есть характером и степенью выраженности потребностей, установок и мотивов деятельности. Кроме того, работоспособность и её динамика зависят от эргономических, инженерно-психологических свойств объекта и гигиенических условий труда, а также от физиологических, биологических, психологических и других особенностей субъекта, структуры и организации деятельности.

Известно большое число методик и показателей для оценки работоспособности, что определяет необходимость их классификации в целях решения исследовательских и практических задач. Для диагностики уровня работоспособности космонавта-оператора предлагается классификация, согласно которой показатели подразделяются на прямые и косвенные.

Прямые показатели характеризуют эффективность и надёжность выполнения профессиональных задач или отдельных действий и операций, а именно: качество пилотирования, успешность выполнения полётного задания, время и точность

считывания приборной информации, количество ошибочных действий и т. д.

Косвенные, или функциональные, показатели

работоспособности в свою очередь делятся на показатели состояния функциональных систем организма и его резервных возможностей. Первые из них можно регистрировать объективно в состоянии покоя или в процессе деятельности путём физиологических, психологических, биохимических и других измерений, а также субъективно с помощью беседы, заполнения анкет, опроса и т. п. Показатели резервных возможностей организма определяются при проведении функциональных нагрузочных проб, которые характеризуют в первую очередь степень напряжения и уровень компенсаторных возможностей различных систем организма; при решении дополнительных задач на фоне основной деятельности (например, выполнение сенсомоторных реакций при пилотировании тренажёра); при введении отказов авиационной техники, а для космонавта-оператора ввода нештатных ситуаций в ходе выполнения полётного задания на тренажёре или космическом корабле.

Переходя к рассмотрению ЭСУ, можно сказать, что её работоспособность определяется комплексом показателей эффективности и качества основной целевой функции. Работоспособность оператора и тренажёра как ЭСУ является комплексной характеристикой, отражающей функциональные возможности тренажёра по реализации потребительских свойств, а именно — обучающих, обеспечивающих привитие профессиональных важных качеств космонавтов.

Работоспособность ЭСУ, будь то реальный объект или его тренажная модель, можно представить в виде вектора затрат на достижение целевой функции, включающего в себя показатели продуктивных параметров и загрузки.

К продуктивным показателям относятся время, точность, надёжность выполнения динамической операции.

Показатели затрат целесообразно рассматривать в виде двух типов: показателей операционной и физиологической загрузки. Первые определяются по техническим параметрам функционирования системы (расход рабочего тела, временные и спектральные характеристики процессов управляемых координат объекта и т. п.), вторые — по параметрам физиологических систем организма оператора.

С точки зрения проектирования, практических задач моделирования и математического обеспечения, а также психологических проблем обеспечения надёжности ЭСУ важнейшей качественной характеристикой тренажёра, отражающей его функциональные свойства, является адекватность тренажной модели реальному объекту. Поэтому оценка уровня работоспособности тренажёра по отношению к реальному объекту может быть произведена через адекватность векторов работоспособности реального объекта и его тренажной модели.

Борис НАУМОВ,

кандидат технических наук,

доцент НИИ Центра подготовки космонавтов

им. Ю.А. Гагарина