10.1. Эргономические и психологические факторы  безопасности систем

Развитие народного хозяйства, его перестройка должны основываться иа прочном фундаменте безопасности технологических процессов, всех видов труда, жизии в целом.

На долю человеческого фактора приходится от 40 до 70 % всех отказов технически сложных систем. Особенно велика эта доля в авиации. Расчеты показывают, что психологическая и эргономическая рационализация проектируемой кабины крупного пассажирского или транспортного самолета позволяет без дополнительных капиталовложений снизить примерно до 40 % зрительную и умственную нагрузку иа членов экипажа прн наблюдении за показаниями приборов, высвободив тем самым больше внимания для наблюдения за виекабиниым пространством, на 15—20 % сокращается время на подготовку самолета к выруливанию.

В решении ответственных проблем безопасности сложных систем человек—машина—среда (СЧМС), крупных инженерных сооружений, средств транспорта особенно важно развивать комплексный, объективно научный подход, свободный от ведомственной пристрастности и ограниченности.

После длительных попыток создать проекты электростанций, заводов, работающих «на замке», т. е. в режиме полной автоматизации, без присутствия людей, инженеры поняли, что все производственные системы должны проектироваться как СЧМС.

Именно благодаря участию человека системы вообще способны длительно и успешно работать. Это значит, что необходимо видеть и учитывать не только н не столько человеческие факторы возникновения аварий, сколько человеческие факторы успешного функционирования систем. Известно множество случаев, когда операторы спасали самолеты, корабли, электростанции, энергосистемы при чрезвычайно сложных анарнйных ситуациях.

К сожалению, бывает и так. что операторы умудряются «на ровном месте» создать ситуацию, при которой сводятся на нет все усилия разработчиков технологического оборудовании, системы контроля и автоматизации, средств защиты от аварий. Печальный пример тому — авария на Чернобыльской АЭС в апреле 1986 г. Человеческий фактор не сводится к работе оперативного персонала.

Порой разработки конструкторов, проектирующих рабочие места, пульты управления, поражают безграмотностью Приходится встречать органы управления, расположенные на щите ниже уровня колен, и приборы иа высоте около двух метров. При анализе причин частых аварий на аммиачном производств Щекин-ского химкомбината, когда разворачивался знаменитый щекинский эксперимент, было выявлено, что приборы, относящиеся к агрегатам Лв 1—6, были расположены на щите слева направо, а органы управления на пульте ■ в обратной последовательности. К тому же в размещении приборов и ключей не было никакого соответствия. Проведенная реконструкция пульта управления, как показал длительный опыт, позволила существенно повысить надежность работы операторов |161.

Комплексный учет надежности человеческих факторов в целях обеспечения безопасности систем важен для всех отраслей народного хозяйства — от атомной энергетики до медицины.

Международной эргономической ассоциацией принято определение человеческого фактора как комплекса психофизических, психологических и физиологических особенностей поведения человека в производственной среде в частности, в системе управления.

Среди человеческих факторов принято выделять: патологические (заболевания); физиологические (утомляемость, фазы враба-тывания и т. п.); физические (физическая сила, стойкость к влияниям физической среды); психологические; фармацевтические (в частности, побочное явление лекарств на деятельность и состояние человека); социально-психологические (взаимоотношения между членами экипажа, структура иерархической системы управления и т. д).

Инженерная компенсация отрицательных проявлений человеческого фактора проводится путем стандартизации параметров систем, их эргономического проектирования, обучении операторов, придания вопросам безопасности особого значения, создания образцов-эталонов систем. Например, в авиации источники причин летных происшествий делятся на четыре большие группы: человек, машина, средства взаимодействия, управление.

Для выбора направления научных исследований, результаты которых могут наиболее существенно повлиять на безопасность полетов, проведен анализ статис-гики причин летных происшествий В сводных данных Американской звия ционной администрации о причинах летных происшествий в авиации США 191J обращает на себя внимание наиболее существенная доля летных происшествий (ЛП) вследствие ошибок экипажей воздушных судов (ВС). Это указывай на то, что основное внимание должно быть уделено выявлению н предупреждению ошнбик членов экипажа ВС, особенно учитывая то, что именно онн подвергаются воздействию экстремальных условий (вибрации, шума, больших потоков информации, дефицита времени и др.). При этом происходит резкая смена структуры и стратегии деятельности вследствие возникновения отказов авиационной техники, навигационной обстановки и т. п.

Ошибки в действиях операторов, в частости пилотов ВС, обусловливаются рядом основных причин: 1) ограниченностью природных возможностей человека по объему я скорости восприятия я переработки информации; 2) склонностью настаивать на априори сформированном прогнозе, применять соответствующую ему стратегию деятельности, с большим трудом и затратами времени изменяя ее. даже когда появляются объективные признаки ее неадекватности реально складывающейся ситуации; 3) несогласованностью собственной стратегии деятельности оператора, приобретенной им в ходе обучения, и принципов действия применяемых им информационно-управляющих технических средств; иначе говоря, рассогласованием между стратегией оператора и стратегией управления, на котор>ю ориентировались проектировщики техники; 4) потерей бдительности в монотонных условиях; 5) слепым доверием к надежности автоматов, сообщениям и действиям партнеров, диспетчеров; 6) готовностью переложить ответственность на коллег; 7) влиянием эмоционального состояния на процесс восприятия информации, вследствие чего наблюдаются явления гиперрефлекенн — их завышения, искажающего восприятие фактической информации; 8) возникновеияем, передачей, распространением неадекватных состояний у всех членов экипажа (страх, паника, беззаботность); 9) подверженностью отрицательному влиянию факторов окружающей среды н др.

Пункт 8 можно проиллюстрировать примером. 2В марта 1978 г самолет американской авиакомпании «Юнайтед» ДС-8 упал в районе Портланда, штат Орегон, вследствие полной выработки топлива. Ни один член экипажа не обратил внимания на показании индикатора топлива, поскольку все были сосредоточены на неполадках в системе выпуска шасси. Экипаж и пассажиры погибли [91 ].

Для успешной работы экипажа К. Хаснмото [82] рекомендует поддерживать адекватные режиму работы состояния сознания членов экипажа. В этом состоит мастерство командира. При выполнении ответственных операций типа взлета и посадки командир должен уметь поддержать у всех членов экипажа синхронное состояние. Пели удается настроить состояние сознания у трех членов экипажа на третью фазу, то достигается максимальная эффективность сенсорных и мыслительных функций каждого, повышается общая высокая работоспособность и практически полностью исключаются ошибки (82 J.

Разные люди проявляют эмоциональные реакции разной интенсивности при одних и тех же летных происшествиях.

Трехфазная кривая реагирования живых систем на сигналы внешней среды показана на рис. 10.1 169]. Фаэа / соответствует начальному торможению, когда организм как бы замирает в ожидании последующего развития наблюдаемого (возможно, и неосознанно) явления, опасаясь среагировать на случайный одиночный сигнал, который ивчезнет сам собой. Фаза // — это фаэа активного реагирования, когда человек развивает наибольшую целеустремленную активность ч может эффективно воздействовать иа среду и машину. Фаза /// соответствует открытому И. П. Павловым запредельному торможению, когда процессы возбуждения сменяются разлитым, иррадиирующим торможением и человек как бы парализуется слишком мощным сигналом, те

ряя способность целеустремленно активно реагировать. Он либо выключается из контура управления, либо Делает грубые ошибки. Например, известен случай, когда пилот при возникновении пожара в левом двигателе выключил правый двигатель — экипаж и пассажиры погибли.

Наиболее спокойный, собранный пилот, которому соответствует вектор рефлексии Rx (см. рис. 10.1), активно сосредоточен- i но и мощно реагирует на все виды опасных отказов: Ei — отказ двигателя в полете, Ег—отказ двигателя на взлете, Е$~захват воздушного судна террористами, Е4 — пожар на самолете. Соответствующие значения эффективности действий пилота Q23, Q18, Q2a н Qjs достаточно высоки.

Если выполнить соответствующие построения на рис. 10.1 для пилотов с более сильной эмоциональной реакцией (Rz, R3 и /?*), то легко увидеть, что индивид, у которого вектор рефлексии #4, уже при отказе двигателя в полете испытывает страх и близок к панике, индивид с Rs оказывается в подобном состоянии при отказе двигателя иа вылете, а пилот с R2 — при захвате воздушного судна террористами.

Для первого пилота характерна гипорефлексия, т. е. он способен отбирать наиболее важную информацию, игнорируя второстепенную, так что в каждый момент при R\ Ft < Е1. Напротив, нилот с /?! преувеличивает и опасность ситуации, и объем необходимой информации. Не будучи в состоянии сосредоточиться на наиболее важных сведениях, он оказывается перегружен информацией, теряется и не может принять правильного решения Для пилота с вектором рефлексии Rt характерна гиперрефлексия, так что F{ > Е1.

Предлагаемый метод анализа является достаточно наглядным, но он пока носит условный характер, поскольку ие апробирован на опыте. Тем ие менее применение трансформационной теории динамики систем представляется нам весьма перспективным для решения проблем безопасности СЧМС.

Модель, представленная на рис. ЮЛ, может быть интерпретирована применительно к любой технологической системе. Например, Е\— отклонение технико-экономического показателя; Е2 —

технологическое нарушение (отклонение), Es — крупное технологическое нарушение, £4—аварийное нарушение.

С помощью рнс. 10.1 можно представить и проанализировать разные варианты динамики Rt от Fl/E{ = 0 при отвлечении внимания, засыпании оператора до FlfEl ~> со, соответствующего ужасу, панике и полной неспособности действовать.

Важно учитывать, что   наряду   с  объективным значением dE/dT существует субъективное dFfdT. Если в течение Л Г оператор ие обращал внимания на отклонение параметра Е, а затем j обнаружил его, то ои может расценить обстановку как очень [ быстрое, крайне опасное возрастание Е. Если оператор давно не ] участвовал в ликвидации аварий и ие тренировался в этом, то приближение Е к Et он воспримет панически.

Ошибками человека-оператора считаются: 1) неточное выполнение необходимого действия; 2) невыполнение (пропуск) необходимого действия; 3) нарушение последовательности действия; 4) выполнение постороннего (лишнего) действия; 5) запаздывание в выполнении действия.

Характер ошибок человека существенно зависит от состояния его центральной нервной системы. Можно выделить пять таких состояний (табл. 10.1).

Состояния, соответствующие фазам 2—4, могут быть адекватны различным режимам работы оборудования. Пилот должен быстро сменить свое состояние и структуру деятельности, иначе возникает опасное рассогласование между требуемой и фактической стратегиями его деятельности. В литературе нет данных об исследовании динамики переходных процессов в СЧМС при трансформации режимов н стратегий работы оборудования и человека-оператора. Есть основания предполагать, что динамика трансформационных процессов существенно влияет на надежность систем управления. Эта гипотеза осиоваиа на положениях трансформационной теории обучения и адаптации 123, П7]

На рис. 10.2 показана трансформационная динамика деятельности человека. Надежность и эффективность деятельности человека существенно снижается иа этапах трансформации стратегий деятельности, в частности, при переходе от нормального к аварийному режиму работы системы. На рис. 9.3 показана квадри-грамма, позволяющая рассчитывать динамику надежности деятельности оператора и системы управления при изменении параметра среды Е, его отражения человеком F, смеие стратегий Sa, Sbt Sc и динамике интенсивности (эффективности) Q влияния оператора иа управляемый параметр среды £. Взаимная адаптация человека-оператора и среды как фактор безопасности и эффективности системы может быть целенаправленно организована путем согласования Q (Т) с £ (Т) за счет оптимизации обучения оператора эффективному набору стратегий ЈStt их трансформациям и Средств отображения информации F (£).

С точки Зрения учета особенностей человеческого фактора в трансформационные периоды работы системы причины неуспешных действий оператора при аварии могут быть следующие:

отсутствие у оператора Sa> при F F9 Qa ~> 0 и обращается в нуль в момент Т% (см. рис. 1.3);

быстрое изменение F, так что оператор не успевает траисфор-мировать SH в Sa;   ,( м^

слишком долгая трансформация $„ в Sa, так что в системе накапливаются необратимые изменения

где Н* — допустимые интегральные потерн системы; например, облучение приводит к гибели людей, длительный перегрев труб парогенератора приводит к свищам и т. д.;

слишком сильное падение эффективности при трансформации

Дело может быть не только в том, что Sa и Sa ассоциированы на низком уровне Qa> а> так что трансформация сопровождается падением эффективности деятельности оператора на AQ -- QB — — Qb. а (даже по сравнению с его относительным бездействием при нормальной работе автоматики *) на некоторое время ДТН. а. Дело может быть еще и в том, что SH и Sa могут оказаться вообще не ассоциированы, т. е. прямой переход от Se к $а принципиально невозможен, по крайней мере для тех операторов, которые не обладают  достаточной   подвижностью  нервных процессов.

Нормальному, стационарному режиму работы оборудования соответствует нормальная стратегия деятельности человека-оператора и норморефлексия отображаемой информации: Qe (SH, RN, А£и).

Аварийному, нестационарному режиму работы оборудования соответствует гиперрефлексин отображаемой информации2 Qa (S(, R0et Л£а), причем Si может быть я Sa и Sa.

Если при $н и R&, будет AFa, то Q-* 0. При 5а Afa с FCrt, даст Q < Q*, RGe — коэффициент гиперрефлексии.

На рис. 1.3 представлена гипотетическая картина динамики СЧМ в нормальном и аварийном режимах, а на рис. 10.1 — разные варианты рефлексии состояний объекта Rlt R2 и #s.

Опыты, проведенные на ТЭЦ в условиях реальных аварийных испытаний [14, 16], показали, что при возникновении аварий операторам свойственна обычно не объективная, хладнокровная норморефлексия, а гиперрефлексия: в число сигналов, которые они учитывают и перерабатывают в ходе ликвидации аварии, операторы включают наряду с действительно относящимися к аварии многие второстепенные, случайно возникшие в системе.

Приведенный выше анализ показывает, что оператор, уверенно владеющий нормальной и аварийной стратегиями, но необученный трансформации нормальной стратегии в аварийную,  может за-

 

этого —не справиться с аварийной задачей.

В то же время, если оператор обучен быстро перестраивать SH в Sn, но вместо S„ он имеет к моменту возникновения аварии некую стратегию (например, пнлот занят переговорами с наземными диспетчерскими службами), то трансформация Sx в Sa может быть невозможна, понадобится двойной переход: Sx

-»-SHНеобходимо учить быстрым прямым (SH-*-Sa)' опосредованным (Sx-*-SB-*- Sj[) и обратным (S^-*- SH) трансформациям. Если учесть множественность S{ (Sa, Se, Sa. где / может быть очень большим числом), то необходимо искать

обобщенную S'j6 и учить переходам к ней из любого исходного состояния. Это то же самое, что, пользуясь народным юмором, называется учить танцевать от печкн. Обычно об этом говорят с некоторым сарказмом, однако научить человека быстро переходить из любого произвольного исходного состояния в такое стандартное, из которого он уверенно приступает к противоаварийиым действиям, значит облегчить и ускорить трансформации структур и стратегий деятельности, в известной степени стандартизовать процесс перехода к аварийным действиям. Подобную роль выполняет в армии и на флоте построение личного состава, за которым следует определение и выполнение конкретных задач.

Трансформация операторской стратегии нормального управления в стратегию аварийного управления возможна только при условии, что изменятся состояние оператора и общая психофизиологическая структура его организма. Для очень интенсивной работы мозга обычные метаболические процессы питания мозговых клеток могут оказываться недостаточными и происходит переход к более зволюшюнио примитивным, но мощным, форсированным процессам питания путем непосредственного захвата клетками мозга питательных веществ из крови.

Известно, чго переход от нормального состояния человека к стрессовому включает в себи множество трансформаций при всех уровнях организма — от клеточного до организма в целом.

Трансформации структур организма не могут происходить мгновенно, они включают в себя инерционные процессы, динамические характеристики которых и способы управления которыми должны быть тщательно исследованы для создания в перспективе общей   психолого-эргономической  теории  безопасности СЧМС.

Принципиальная управляемость машины человеком при смене режимов работы должна устанавливаться с учетом многих условий, н том числе трансформационной динамики машины; скорости протекания аварийных процессов; запаса времени на управление при разных состояниях среды; трансформационной динамики человека; эмоциональной устойчивости человека; запаса стратегий человека; интеллектуальных, скоростных и силовых качеств человека.

При необходимости одновременного учета многих параметров системы, применения и взаимосогласования различных стратегий при управлении, проектировании, планировании, прогнозировании динамики сложных систем и технологических комплексов целесообразно применение коллективных компьютеризованных систем гибридного интеллекта (см. рис. 3.5).

Хотя процессы трансформации стратегий деятельности пилотов никем ранее ие исследовались, можно перечислить ряд основных причин, которые препятствовали смене пилотами своих стратегий в критические периоды полета, вследствие чего произошли серьезные летные происшествия (в скобках указано число случаев, обнаруженных в период проверки):

наблюдение за воздушным движением (16);

выполнеиие проверок режимов полета согласно контрольным спискам (22);

возникновение неисправностей (19);

переговоры со службой УВД (6);

изучение схем подхода к аэродрому (14); •

наблюдение бортового локатора (12), подсказки неопытному второму пилоту (10), усталость пилота (10).

Кроме указанных причин, так или иначе связанных с управлением полетом, в ходе проверки установлены и другие причины: анализ документов (7); переговоры по системе впутрисамолетиой свизи (12); ответы на запросы бортпроводников (II); радиопереговоры с представителями авиакомпании (16).

Скорость принятия решений при посадке самолета в сложных метеорологических условиях и возникновения летных происшествий прямо пропорциональна числу Членов экипажа, участвующих в решении [91 ].

По даииым американских авиационных специалистов, в период 1964—1975 гг. Число летиых происшествий па легкомоториых самолетах с одним пилотом по вине нилотов было вЗ раза больше, чем на самолетах с двумя пилотами, причем 41 % (446) происшествий произошли на этапах захода на посадку и посадки (см. табл. 10.1). И это несмотря на то, что к самостоятельному управлению допускались только опытные пилоты с общим налетом ие менее 3000 ч.

Число летных происшествий на разных этапах полета строго коррелирует с уровнем рабочей нагрузки пилота на соответствующих этапах. Существует оптимальный уровень поддержания бди* тельности экипажа, ниже которого возникают пропуски важных сигналов, вплоть до опасной потери высоты при отключении автопилота в ночных условиях, а выше этого уровня наступает быстрое утомлеине, утрачивается способность к логическому анализу и выполнению дозированных точно скоординированных психомоторных реакций.

Широко известный в советской инженерной психологии принцип активного оператора [43 ] по сути предусматривает искусственную дополнительную нагрузку на оператора, т. е. как бы намеренный поворот вектора рефлексии в сторону гиперрефлексии, Поддержание гнперрефлексии в условиях, не требующих этого реально, возможно лишь за счет постоянного волевого усилия человека-оператора. Это подобно требованию к студенту поддерживать повышенный интерес к чтению скучной книги по предмету, который не выносится на экзамен и не будет использоваться в последующей практической деятельности. Принцип активного оператора противоречит более фундаментальным эволюционным принципам экономики энергии (активности) жнвых систем н адекватности уровня активности живой системы объективному (в том числе н прогнозируемому) состоянию внешней среды. Гипертрофированная активность оператора, нарушение принципа экономии энергии приводит к истощению ресурсов человека, так что к моменту, когда от него действительно потребуется высокая активность, ои окажется утомлен н потому недееспособен. Пустая активность давно уже осуждена человечеством как «сизифов труд» илн «обезьянья суета». Нарушение принципа адекватности реакции состоянию среды может привести к тому, что искусственно поддерживаемый повышенный уровень активности будет сохранен человеком н прн возникновении аварийной ситуации, когда от него потребуется очень высокий уровень активности, а повышенный будет недостаточен для ликвидации аварийной ситуации. Принцип активного оператора, предусматривающий подачу человеку ложных активизирующих сигналов, задолго до его научной формулировки был опровергнут здравым народным смыслом: тот, кто несколько раз подал ложные сигналы о пожаре, прн настоящем загораннн оказывается без помощи соседей и дорого расплачивается за неадекватность предыдущих призывов.

Путь к высокой эффективности действий человека в экстремальных условиях состоит в оказании помощи ему посредством приборов и ЭВМ заблаговременно точно прогнозировать приближение опасности н соответствующим образом предупредить ее нлн подготовиться к максимально активным, эффективным и, естественно, адекватным действиям. Таким образом, против безоговорочного принципа активного оператора могут быть приведены следующие доводы:

повышенная активность оператора приводит к его форсированному утомлению;

подача искусственных сигналов снижает бдительность оператора по отношению к реальным аварийным сигналам;

работа оператора с повышенной эффективностью в зоне значений F, объективно не обусловливающих значения Q, соответствующие требуемой эффективности, приводит к излншией «раскачке» системы;

во многих случаях принцип активного оператора требует от человека трансформации экономной «крейсерской» стратегии в стратегию, обусловливающую формированное утомление.

Между хорошо сработанными членами экипажа самолета четко распределены Обязанности, особенно в ответственные периоды. Например, при осуществлении Посадки по приборам командир корабля сосредоточивается на показаниях командного авиагоризонта и навигационного индикатора, второй пилот - на показаниях других полетных индикаторов и радиосвязи с диспетчером, штурман — на приборах, контролирующих работу двигателя и условия полета [82].

Обычно причиной пропуска пилотом экстренных сигналов считают отвлечение внимания пилотов, не видя за этим трудности переключения человека с одного вида деятельности на другой. Исследование трансформационной динамики позволит разработать рекомендации по компенсации отрицательных виброакустических воздействий, совершенствованию методов обучения и информационному обеспечению пилотов и повысить надежность их работы при возникновении аварийных ситуаций. Динамика стратегий деятельности операторов должна моделироваться в экспериментах с помощью изменения решаемых задач, виброакустической и информационной среды.

Важно в экспериментах по исследованию динамики трансформационных процессов моделировать основные факторы, затрудняющие реальное протекание трансформаций, чтобы найтн способы компенсации этих помех своевременному переключению нилотов иа состояние и стратегию, соответствующие возникшему аварийному режиму. Особое значение может иметь применение широкого спектра виброакустических воздействий как средств информирования пилота и управления его состоянием, а также синхронизации состояний всех членов экипажа [96].

Были исследованы колебательные реакции тела человека иа вибрационные воздействия и изучены резонансные явления в этих реакциях [80]. Исследования показали, что любая живая система, любой индивид, любой человек-оператор реагирует иа динамику внешней среды прежде всего как физический объект.

Структура экспериментальной установки («эргономического комбайна»), применявшейся нами во многих исследованных деятельности операторов, описана в работе [22].

Аварии в авиации, в тепловой и атомной энергетике, в морском флоте происходят в большинстве случаев в условиях быстрых изменений (трансформации) структуры управляемых процессов, которые не были сноевременно распознаны и прогнозированы оперативным персоналом, оказавшимся не в состоянии адекватно изменить (трансформировать) стратегию, способ своей деятельности.

Рассогласование между динамикой управляемых процессов и действиями операторов приводит к выходу процессов из-по;; контроля человека и авариям.

Наряду с неожиданными оперативными трансформациями, протекающими в ходе технологических процессов, в технике происходят трансформации плановые (смены программ ЭВМ, станков с ЧПУ, перестройки ГАП, а также замена устаревшего оборудования новым). Подобные трансформации, хотя и не грозят авариямя, всегда связаны с перерывами в работе или временным снижением производительности-

Оптимизация процессов трансформации производственных процессов невозможна без соответствующей трансформации стратегий деятельности обслуживающего персонала. Причем смена стратегий может происходить как оперативно — в ходе технологического процесса, так н планово — в ходе производственного обучения, повышения квалификации и т. д.

Определение запаса стратегий деятельности, требуемого специалисту для успешной работы во всем диапазоне динамики управляемых процессов, а также реверсивных трансформаций этих стратегий при смене режимов работы оборудования, в том числе прн возникновении аварийных ситуаций — необходимое условие создания фундаментальной теории и практических методов ускоренного и качественного обучения операторов иовон, быстросме-внющейся сложной техники.

В связи с этим особое значение приобретает поиск путей повышения эффективности тренажно-моделирующих комплексов, в частности, путем более точного воспроизведения иа иих параметров реальной физической среды, оперативных задач, условий и процессов взаимодействия операторов между собой, с ЭВМ, другими автоматическими устройствами и системами. При этом необходимо учитывать, что аварийные процессы имеют постоянную времени Т(, измеряемую секундами, и хотя в принципе человек может управлять процессами, имеющими такую скорость, однако в обычных условиях оператор настроен на управление процессами, имеющими Г,, измеряемую многими минутами или даже часами, как это свойственно, например, процессам пуска н остановки теплового или атомного энергетического блока. Операторы четвертого энергоблока Чернобыльской АЭС, осуществлявшие длительные процессы остановки оборудования, оказались совершенно ие готовы к управлению блоком, когда процессы трансформировались в очень быстрые, с постоянными времени, измеряемыми десятками секунд [48].

Нельзя отождествлять эффективность деятельности оператора QQ и эффективность СЧМС Qu. При нормальных условиях управление осуществляется автоматически, и оператор практически ничего не делает (Q0 = 0), но эффективность системы может быть при этом наибольшей Qcma%. При аварии оператор работает очень напряженно, эффективность его деятельности, измеренная как рвзмер устраненного им ущерба, может быть максимальна (Q0ir.ax), ио производительность системы нередко прн авариях близка к нулю (Qc = 0).

Нормальная стратегия носит обычно универсальный характер,имеет очень пологую форму, а аварийная, высокоспецналнзиро-ванная ■— крутую, поэтому при возникновении аварии необхо-дим переход оператора к очень точным, быстрым, решительнымдействиям.          .  . ,

При возникновении аварии машин (объект) переходит от высокоэффективной нормальной структуры-стратегии к низко-эффективной аварийной 5", а человек-оператор должен перейти, наоборот, от низкоэффективной нормальной структуры-стратегии Si к высокоэффективной аварийной Si

Важнейшей характеристикой устойчивости СЧМС к сильным воздействиям, требующим трансформаций структуры, является соотношение скорости переходных процессов в объекте управления и динамичности стратегий оператора.

Динамичность стратегий человека-оператора определяется величинами dFJdE и dQJdF в рабочем диапазоне Д£ объекта и Д£( данной стратегии.

Допустим, имеются три стратегии человека-оператора Q4, ,Q*, различающиеся   средней    динамичностью:    dQ'tfdF <

< dQ4JdF < dQ\idF.

Скорость переходных процессов в объекте управления определяется величинами dE/dT и dQu'dE.

Допустим, возможны три структуры и «стратегии» функционирования объекта управления Q?, Q?, Q°, различающиеся средней динамичностью; dQyidE < dQ?JdЈ < dQ)dE.

Условие потенциальной оперативной управляемости объекта человеком-оператором выражается как? dQ^dF > dQ'l/dE при условии норморефлексии, когда Д£ ■■ Д£.

При гипсррефлексин, когда |Д/'|> | Д£!, успешное оперативное управление объектом со стороны человека может осуществляться в том случае, если dQ]idF < dQ"/dЈ, за счет упреждающих действий человека-оператора, основанных на прогнозировании динамики объекта управления.

Для обеспечения надежного управления при норморефлексии типы характеристических кривых стратегий человека и объекта должны соотноситься так, чтобы динамичность стратегии человека-оператора была выше, чем «стратегии» объекта, иначе оперативная управляемость обьектя становится проблематичной. В этом случае должны применяться быстродействующие средства автоматического управлении и защиты объекта

Таким образом, особое значение приобретает исследование совместной динамики структур-стратегий машины £шх (£цХ), Евых (Т) и человека-оператора F (£), Q (£), Q (Т).

Приведем простой пример влияния темпа трансформации состояния человека на безопасность системы Водитель на идеально прямой дороге держит руль так, что машина постепенно приближается к р^флегой обочине. Когда возникает тряска, это означает, что, если не исправить туедленш направленно движения, то произойдет авария — падение в кювет Если водитель бодр, он немедленно внесет необходимые коррективы в движение Если же он уснул, то ему потребуется время на пробуждение и ориентировку, нередко достаточное для падения машины в кювет.

Для исследования и согласования трансформационной динамики человека-оператора и управляемого технологического или транспортного объекта необходимо создавать специальные машинные имитационные модели и квадриграммы по типу рис. 1.5.

При этом должны моделироваться входы объекта управления по каналам возмущения, входы объекта управления по управляемым каналам, выходы объекта управления по управляющим каналам, «стратегии» отклика объекта управления па управляющие сигналы и «стратегии» отклика объекта управления иа возмущающие сигналы.

Согласование динамических процессов трансформации состояний и стратегий деятельности человека и изменения режимов («стратегий») работы управляемых им технологических процессов может быть достигнуто путем взаимной адаптации этих процессов; во многих случаях возможно некоторое ускорение динамики состояния человека за счет управления его вниманием, различных биомеханических (например, вибротактилышх) воздействий иа его организм, однако необходимо и целенаправленное воздействие на динамику управляемых процессов и объектов, начиная с ранних стадий их проектирования, с составления технических заданий, с тем чтобы обеспечить динамическую управляемость объекта человеком в экстремальных условиях.

В частности, А. П. Чернышев и А. В. Мельников выделили два типа стратегий оперативного управления динамическими объектами: компенсирующую и колебательно-стабилизирующую. В результате ранжирования сложности задач по характеристикам статически неустойчивого объекта был выявлен оптимальный уровень сложности задач, при котором эффективность управления максимальна [84].

Как правило, при разработке любой системы управления оптимизация проводится для условий ее нормального функционирования. В промессе же обучения человека-оператора должны рассматриваться и вырабатываться стратегии действия ие только для нормальных условий, ио и ряда так называемых нештатных и аварийных ситуаций, возникновение которых может быть заранее предусмотрено и смоделировано.

Сложность решения проблемы согласования динамических свойств объекта и человека-оператора повышается в результате нестабильности состояний и человека, и объекта.

Внедрение ЭВМ и автоматики повышает безопасность (точнее, эффективность) систем в стандартных режимах и снижает ее при возникновении аварий и неалгоритмизированиых переходных процессов.

Устойчивость СЧМС определяется ее способностью противостоять внешним воздействиям — колебаниям F. Устойчивость тем выше, чем меньше изменяется состояние и эффективность Q системы при изменении внешних условий Е на заданную Величину. Устойчивость оценивается соотношением изменений значений F и Q. Состояние системы определяется: структурой-стратегией и координатами Fj, Q{.

Стабильность системы определяется разбросом (например, дисперсией) ее показателей (Q, F) при постоянных внешних условиях Е = const. Стабильность системы, как и ее устойчивость, зависит от ее состояния. Относительно стабильное состояние системы может быть неустойчивым, и наоборот.

Один из центральных вопросов теории безопасности СЧМС состоит в том, насколько случайны или закономерны действия операторов в разных состояниях вообще, и ошибочные действия в частности.

Важный вывод, который может быть сделай из теории функциональных систем [2], состоит в том, что выполнение человеком любого действия обязательно основывается иа соответствующей функциональной системе. Следовательно, любое действие направлено на реализацию определенного прогноза — «опережающего отражения», адекватно цели, прогнозу и физиологической основе. Таким образом, любое действие не случайно, оио обосновано определенными прогнозом и психофизиологической структурой. Этот вывод требует коренного пересмотра научного подхода к ошибочным действиям человека, в том числе оператора, управляющего сложной технолотической системой, транспортным средством и т. п.

Ошибочное действие — такое, которое не адекватно объективным, социально заданным целям управления. В то же время оно адекватно субъективной цели, опережающему отражению, сформулированной человеком функциональной системе и в этом смысле оно должно рассматриваться как закономерное. Ошибочное действие оператора АЭС или пилота самолета может приводить к гибели самого оператора, других людей, разрушению объекта. Нельзя допустить, что психически здоровый оператор может осознавать цель, достижение которой сопряжено с его гибелью. Следовательно, остается признать, что субъективная цель, ие совпадающая с объективной целью управления, ие осознается оператором.

Известно множество труднообъяснимых роковых ошибок пилотов самолетов» Мы уже упоминали о том. что в 1943 г. во вновь созданной американской реактивной истребительной авиации произошло около 400 катастроф. Причиной лш'.рий были действия пилотов, прочно заученные ранее в полетах на поршневых самолетах, но не адекватные процессам управления реактивными самолетами. Старые, прочные «функциональные системы» в экстремальных условиях вытесняли вдвые, еще очень хрупкие «функциональные системы» (пилотов готовили в ходе войны в сокращенные сроки) Пилоты Не осознавали такую подмену и в стрессовых условиях реализовывали неадекватную программу действий.

Известны и более сложные «загадки». Однажды на большом пассажирском самолете в полете загорелся левый двигатель. Пилот включил противопожарную систему правого двигателя, а затем выключил правый двигатель. Экиплж и пассажиры погибли. В действия пилота вмешалась какая-то стойкая «функциональная система», возможно, выработанная филогенетически, срабатывающая как безусловный рефлекс, более стойкий, чем структуры-стратегии деятельности, выработанные у пилота в ходе его личного опыта, профессионального обучения и труда Предположим, что это мог быть инстинкт защиты от огн^ своего дома, если загорелось деревянное жилище соседа, которое защищать бессмысленно — оно обречено, так что надо поливать водой крышу своего дома.

Независимо от гипотетичности данного объяснения оио должно указать на то, что, проектируя труд, достижение заданных целей в экстремальных условиях, необходимо сопоставить эти цели с индивидуальным опытом людей и эволюционно-историче-ским опытом человечества.

Таким образом, возникает важная психологическая проблема исследования условий порождения субъективных целей, процессов неадекватного объективным условиям прогнозирования («опережающего отражения») и формирования соответствующих им функциональных систем.

Центральным является вопрос о том, каким образом социально заданная рациональная и осознанно принятая человеком цель заслоняется, подменяется, модифицируется в другую цель, достижение которой приводит к ущербу для субъекта и даже к его гибели.

Относительно исторических и эволюционных интересов и ущерба для общества и популяции вопрос очень сложен, диалектичен: ситуативный ущерб может оборачиваться стратегическим выигрышем— рискованные действия индивида и его гибель могут послужить важным уроком для других, что спасет жизни многих современников и их потомков. Гибель разведчика, первопроходца, летчика-испытателя, операторов АЭС может помочь предотвратить несравненно большие потери в будущем. Тяжелейшая авария иа Чернобыльской АЭС послужила человечеству наглядным бесспорным уроком опасности, которую представляет собой атомная энергия, вышедшая из-под контроля людей. Это придало новые силы борцам за мир, против термоядерной катастрофы, послужило толчком в развитии международного сотрудничества в области безопасности АЭС.

Эту важную сторону последствий действий индивида мы здесь рассматривать не будем, а заострим внимание иа несоответствии действий индивида конкретной цели управления, поставленной обществом перед иим.

Современное состояние теории функциональных систем ответа на такие вопросы ие дает. В этой теории ие были исследованы вопросы многоуровиевости, миогоаспектности, неадекватности «опережающего отражения» и «акцептора результатов действия». В то же время работы В. Б. Швыркова в области соотношения и взаимодействия новых и старых структур («праструктур») дают основание надеяться на получение результатов, полезных для решения обсуждаемой проблемы.

Наиболее близок к авализу действий человека, обусловленных глубоко скрытыми и неосознаваемыми психологическими структурами, был, пожалуй, 3. Фрейд. Однако и ои, и его последователи ие разработали реальных методов предсказания возможных действий индивида вопреки тем целям, которые перед ним поставлены в случае возникновения экстремальной ситуации.

Подпись:  Среди исследований последнего периода, которые были направлены на выявление процессов порождения ошибок операторов, можно назвать разработку диаграммы Мерфи [94 ]. Однако в этих работах решалась задача предсказания возможных последствий сенсорных, логических и других ошибок в деятельности операторов н не затрагивались вопросы неосознаваемого порождения структур и стратегий деятельности, неадекватных социально заданным целям управления.

Таким образом, возможная гипотеза состоит в том, что оператор никогда не производит случайных действий. Каждое его действие» в том числе и ошибочное, основывается на определенной структуре-стратегии, сформированной ранее (филогенетический инстинкт, оптогенстнческий рефлекс или навык) нлн формируемой в ходе реальной деятельности путем трансформации в новую структуру-стратегию одной из имевшихся у него ранее.

Если оператор вынужден действовать очень быстро, то имеющийся у него микроинтервал времени недостаточен для трансформации структур-стратегий и формирования новой. Следовательно, при очень быстрых действиях могут реалнзовываться только имеющиеся у него готовые структуры-стратегии.

В том случае, когда оператор находится в состоянии, не адекватном возникшей аварийной ситуации, ои либо реализует соответствующую повой реальной обстановке структуру-стратегию, что приводит к аварии, либо трансформирует свое состояние и стратегию деятельности.

В экстремальной ситуации специализированная структура-стратегия, особенно если она выработана недавно, слабо закреплена как навык или не адекватна сложившимся обстоятельствам (либо объективно, либо субъективно — именно это последнее часто оказывается решающим условием), может янвергнровать, разрушаться до такой степени, что активность такой структуры-стратегии оказывается ниже, чем какой-либо ассоциированной с ней сформированной ранее структуры-стратегии. В поведении человека в этом случае с большой вероятностью реализуется «старая» стратегия, которая может быть не адекватна реальным обстоятельствам. Представим себе пилота, который длительное время учился и практически летал на самолете с поршневым двигателем, выработав «старую» стратегию Sc, а затем переучился на управление реактивным самолетом, преобретя «новую» стратегию, которая сначала имела дивергентную форму SH (рис. 10.3).

В общем случае характеристические кривые 5С и S"H могут быть максимально эффективны в разных диапазонах.

Пусть субъективный образ ситуации, формируемый пилотом изменяется так, что значение F быстро переходит от Fi к f2. Пилот опасаясь возникновения F > F3 и Q — 0 при Fit уже при F -■ F% днвергирует в S„. При этом оказывается, что активность старой стратегии Qc (F«) > Qh {Fz), в to время как при спокойной реализации без стресса и дивергенции в S'a можно было достигнуть Qh (F\) > Qz (/V), так что была бы реализована новая стратегия, т. е. стратегия, адекватная управлению реактивным самолетом. При переходе от Si к S'B при F — F2 стратегия Sb оказывается более активной и потому более вероятной при реализации 5С. Вследствие этого пилот производит действия, которые были выработаны и приводили к успеху при управлении самолетом с поршневым двигателем, ио ведут к аварии на реактивном самолете, у которого назначение и расположение органов управления иные.

Отсюда следует важный парадокс: чем труднее трансформации между правильными (адекватными) и неправильными (ошибочными) стратегиями, тем меньше вероятность ошибок операторов при условии контроля их исходного и текущего состояния и стратегий деятельности.

Оператор никогда не может «быть готов к любым неожиданностям», как нередко говорят в быту и детективных фильмах, ио он может быть недостаточно готов к тому, что происходит в системе в соответствующий момент. При проектировании и оптимизации СЧМС необходимо учитывать, что никакая трансформация стратегий деятельности, даже переходы между стандартными состояниями, не может произойти мгновенно. Следовательно, на практике может оказаться интервал времени, недостаточный для трансформации, и надежность человека-оператора будет снижена— может произойти срыв в его деятельности и авария в системе. Оператор может иа практике находиться в различных состояниях, когда возникает авария. Надежность системы должна быть гарантирована  независимо от  исходного  состояния оператора.

Следовательно, необходимо обучать операторов трансформации любой исходной стратегии в аварийную. Нельзя забывать и о сложном процессе возврата от аварийной стратегии к нормальной после устранения аварии. Известен феномен гибели солдата, вернувшегося с войны и поскользнувшегося иа арбузной корке на пороге родного дома. Опасность особенно возрастает, когда человек завершает долгую, трудную, монотонную работу. В работе [14] приведены анализ и иллюстрация динамики надежности автомата и человека-оператора при длительной работе.

Имея большой запас разных структур-стратегий, человек может реагировать иа одни и тот же сигнал среды, иа одну и ту же объективную ситуацию разными, соответствующими этим структурам-стратегиям способами. Такие структуры-стратегии могут

быть выработаны филогенетически, т. е. носить характер безусловных рефлексов-инстинктов; онтогенетически - в ходе накопления жизненного опыта, воспитания, обучения в школе, вузе, последующего формирования и совершенствования специальности, в том числе, например, при обучении операторов на тренажере; в процессе противоаварийиых тренировок; разбора аварий разных типов; практики управления различными объектами.

Семейства характеристических кривых разных структур-стратегий, которыми может обладать человек-оператор, показаны на рис. 10.3 и 10.4. Допустим, что в некоторый момент Тх на объекте возник сигнал Ех, который посредством системы отображения информации воспринят оператором и субъективно отражен им так, что в системе координат концептуальной модели по оси F сигналу соответствует значение Fx (рис. 10.4). Теоретически на Fx возможны три разные стратегии реагирования оператора со значениями эффективности  Qx (Fx) — Q3 (Fx).

Конкретная реакция оператора будет определяться тем, какая структура-стратегия из набора 5, — 53 будет реализована оператором. Таким образом, прогнозирование реакции оператора иа сигнал Ех, субъективно отраженный им как FXt возможно при условии, что известна конкретная структура-стратегия St.

Если оператор к моменту Тх находился в состоянии, соответствующем 52, то наиболее вероятна эффективность, соответствующая реакции Q2 (Fx), имеющая очень низкий уровень по сравнению с эффективностью Q*, минимально допустимой для управления объектом реакции: Q3 (Fx) < Q*. При наличии достаточного времени дли поиска более эффективного решении оператор может мысленно варьировать значение F вправо и влево от Fx и найти, трансформировать S„ в 5х или S3, обеспечивающие Q2 {Fx) > Q* н Q» (/=■«)» Q*.

Если сигнал с отражением Fx ивляется полностью неожиданным для оператора, т. е. оператор к .моменту Тх отвлекся от процесса управления и не имеет в готовом виде ни одной из стратегий 5j — 5Э, то возможны два случая: либо состояние стопора — отсутствие какого-либо решения и реакции (Q — 0), либо случайная реализация одной из имеющихся в запасе стратегий 5,-. Случайность относительна, поскольку к St оператор может прийти только путем трансформации своего исходного состояния 50 в St. Возникает вопрос о соотношении вероятностен выхода оператора на разные стратегии из набора Sx — S3 путем трансформации S0 в одну из этих стратегий.

Наиболее вероятной будет реализация той стратегии, которая имеет наибольшую предысторию и, следовательно, наиболее устойчивую, универсальную структуру. Ксли филогенетически или в процессе накопления индивидуального опыта прочно усвоена структура-стратегия   50,   имеющая   широкий  диапазон   &F0 —

Forlio~FQBm, то вероятнее всего оператор в состоянии стресса применит именно 50. Тогда эффективность его действий при Fx будет Q0 (Fx) < Q*. Реакция типа S0 с низкой эффективностью Qn {Fx) является ошибкой и может привести к аварии. Для тех, кто будет анализировать причины аварии, равно как и для проектировщиков системы управления и отображения информации, ориентирующихся на необходимость реакции типа S3 с эффективностью Q3 (Fx) > 0* при Fx, причина ошибки оператора может остаться загадкой, как и дли самого оператора, если учесть, что привычные действия, особенно инстинктивные, выполняются в условиях дефицита времени неосознанно. Явление, состоящее в том, что в экстремальных условиях человек выполняет не действия, которым его обучили и которые эффективны в сложившейся ситуации, а более привычные, глубинные по их структуре, подробно изучены в психологии иа примере интерференции навыков.

Задача состоит в том, чтобы, исследуя наличные стратегии оператора, начиная от инстинктивных и ранее благоприобретенных и соотнося нх с процессами переподготовки — выработкой стратегий по управлению новой техникой, обеспечить такие условия, конструкцию органов управления и структуру отображения сигналов, при которых облегчается выбор, трансформация и реализация требуемых эффективных стратегий управления.

Представление о наличии у человека множества стратегий и о соотношении вероятностей их реализации позволяет по-новому подойти к выявлению, анализу, оценке и предупреждению неэффективных и опасных управляющих действий человека-оператора. Необходимо перейти от неопределенного понятия «ошибка» оператора к количественным оценкам вероятностей реализации различных стратегий из набора возможных. Надо исходить из того, что ошибок в чистом виде, т. е. немотивированных, спонтанных вредных действий человек не производит никогда. Все действия человека определяются его состоянием, предысторией (филогенетической и онтогенетической), процессом восприятия (кх Fx), способом отображения информации, средствами  реализации  решения  (Fx     Si -у Qlx).

Особый вопрос — это выявление филогенетически и онтогенетически сформированных неосознаваемых стратегий. В случае сознательного контроля своих действий человек никак ие проявляется, регулярно подавляет, не осознает нистииктов и неадекватных условных рефлексов.

Следовательно, операторов особо ответственных объектов (АЭС, машинистов поездов, пилотов самолетов) необходимо проверять в таких условиях, в которых проявляются все стратегии — осознаваемые и неосознаваемые. Необходимо иметь полный характеристический портрет оператора. Одним нз способов выявления неосознаваемых стратегий является эксперимент — обследование в состоянии гипноза, в экстремальных условиях (по параметрам вибрации, шума), в режиме непрерывной деятельности (длительностью от 10—12 ч до трех суток).

Есть основания предполагать, что при таких обследованиях можно выявить, например, такие потенциальные индивидуальные ошибки, как способность выключить правый двигатель самолета и включить на нем систему автоматического пожаротушения в случае загорания левого двигателя.

Другим важным типом тестовых экспериментов является определение индивидуальной скорости трансформации стратегий при разных исходных стратегиях и состояниях. Такое обследование должно быть основанием не только для отбраковки операторов с малой скоростью трансформации стратегий, но и для корректировки тактико-технических требований к динамическим свойствам объектов, управляемых вручную, к разделению функций между человеком-оператором и средствами автоматики, к автоматическим средствам защиты, подстраховывающим действия человека.

Возникает вопрос почему сохраняются в памяти человека самые разнообразные стратегии, выработанные филогенетически и онтогенетически. Дело в том, что каждая стратегия оптимальная, т. е. лучше всех других, в известном смысле: либо при подборе соответствующего критерия в постоянных условиях, либо при подборе соответствующих условий ее реализации и постоянном критерии, либо при варьировании и условий, и критериев.

Если соответствующие условия и критерии повторялись в процессе эволюцнонно-исторического или индивидуального развития, то стратегия закреплялась, выживала, фиксировалась в памяти. А вот степень адекватности ее реализации зависит от того, насколько она ассоциирована с другими стратегиями, каковы условия, состояние человека, его предыстория.

Для обеспечения высокой безопасности, надежности, эффективности наиболее ответственных объектов необходимо тщательно изучить каждого оператора и претендента на должность оператора, выявить все скрытые стратегии, в том числе сугубо индивидуальные, и так построить и скорректировать его обучение, информационное обеспечение, диалог с ЭВМ, функции защитных страхующих его автоматов, а также подобрать группы (смены, системы гибридного интеллекта), чтобы обеспечить высокую эффективность и безопасность управления во всем диапазоне возможных (в том числе крайне маловероятных) условий, исключив ассоциации, трансформации и реализации скрытых неадекватных стратегий, в первую очередь связанных с автоматикой инстинктов самосохранения, страха, избегания опасности и т. п.

Склонность к универсальным или спсцпализнришшным стратегиям, способность трансформировать стратегии в разных условиях и состояниях (в частности, прн стрессе), скорость прямой и обратной трансформации стратегий — все это важные индивидуальные психофизиологические характеристики человека, которые должны учитываться при профессиональной ориентации, отборе, обучении, подборе групп (смен, экипажей) операторов.

Динамика объектов управления такова, что только успешное прогнозирование позволяет операторам успешно справляться с обеспечением надежного управления. Выработка такого качества у людей открывает путь к успешной операторской деятельности в разных отраслях.

Таким образом, при выработке единой политики в области безопасности особенно важно разработать общие методы обучения операторов, в том числе выработки, развития, тренировки, контроля процессов прогнозирования операторами динамики управляемых процессов и соответствующего изменения ими структуры своего состояния и применяемых стратегий управления.

Проанализируем с позиций сопоставления динамики трансформаций управляемых процессов в объекте, с одной стороны, и состояний и стратегий деятельности операторов, с другой стороны, развитие аварии на четвертом блоке Чернобыльской АЭС 26 апреля 1986 г.

Напомним кратко хронологию развития аварии [48]. Четвертый блок Чернобыльской АЭС был введен в эксплуатацию в декабре 1983 г. К моменту остановки энергоблока на плановый ремонт 25 апреля 1986 г. были намечены испытания турбогенератора N° 8 в режиме выбега {вращения по инерции при отключенной подаче пара) с нагрузкой собственных нужд. Цель испытаний состояла в экспериментальной проверке возможности использования механической энергии ротора турбогенератора для поддержания производительности механизмов соб-ствеляыл нужд энергоблока в условиях, обесточивали я.

Подобные исиытлния на АЭХ; ло того уже проводились. Они были вполне безопасны, но в холе их било установлено, что напряженке на шипах генератора падает слишком быстро, поэтому был дополнительно установлен регулятор магнитного поля генератора. Между тем чрезвычайно ответственная «Рабочая программа испытаний турбогенератора Ка 8 Чернобыльской АЭС» не была должным образом проработана и согласована. Это свидетельствует о том, что оперативный персонал психологически к аварии пол готовлен не был. операторы рассчитывали на такой же, кик л в предыдущие случаи, нормальный ход испытаний.

Программой испытаний предусматривалось отключение системы аварийного охлаждения реактора (САОРЪ, в то же время не были предусмотрены дополнительные мер ел безопасности реактора на четырехчасовой период основной части испытаний. Будучи психологически не подготовлен к возможности возникновения аварии, персонал в дальнейшем допустил еще ряд отклонений от программы испытаний.

Был существенно снижен оперативный запас реактивности относительно допустимого значения. Мотивом было стремление выйти из «йодной ямы», характеризующей трансформацию режимов работы реактора. Это нарушение привело к тому, чго аварийная защита реактора впоследствии оказалась ие эффективной и в критический момент отказала.

Операторы допустили ошибки в переключениях, что привело к падению мощности атомного реактора ниже уровня, предусмотренного программой испытания, что в критический момент еще более затруднило управление реактором.

К атомному реактору в соответствии с программой испытаний были подключены все восемь главных циркуляционных насосов, лрнч(м по некоторым нз них расход воды был превышен по сравнению с установленным регулятором. Вследствие этого температура легководного теплоносителя в контуре многократной принудительной циркуляции стала близка к температуре насыщения.

Операторы заблокировали защиту реакгора по сигналу остановки обоих турбогенераторов, намереваясь повторить испытание в случае неудачной перьой попытки. Тем самым была утрачена возможность автоматической остановки реактора.

Для предотвращения автоматаческой остановки испытаний вследствие неустойчивой работы реактора была заблокирована также защита по уровню воды и давлению пара, так что реактор оказался полностью лишен защиты по тепловым параметрам.

6 Последняя ошибка оперативного персонала, имевшая особенно тяжелые последствия и обошедшаяся чрезвычайно дорого, состояла в том, что, стремясь избежать ложного срабатывания системы аварийного охлаждения реактора, операторы отключили систему защиты энергоблока от максимальной проектной аварии, из-за чего невозможно было снизить масштаб аварии.

Перечень укачанных ошибочных действий операторов свидетельствует о том, что они полностью были уверены в благополучном исходе испытаний, точнее втом, что аварии быть не может, но может быть неудачная попытка испытаний, которую приде1ся повторить. Таким образом, исходное состояние операторов перед испытаниями можно охарактеризовать как психологическую демобилизацию и перенос внимания с главных вопросов обеспечения безопасности на вопросы собственно испытания.

Теперь обратимся к анализу динамики управляемых процессов и состояния операторов в ходе испытаний. Итак, 25 апреля 1986 г. в 1 ч 00 мин персонал приступил к снижению мощности реактора, работавшего на номинальных параметрах, и к 13 ч 05 мин один из турбогенераторов четвертого энергоблока (ТГ Кв 7) был отключен от сети при тепловой нагрузке реактора 1600 МВт, что составляет половину его номинальной мощности. Электроснабжение четырех главных циркуляционных насосов, двух питательных насосов л других агрегатов собственных нужд было переключено на ТГ Кэ 8.

В М ч 00 мин в соответствии с программой испытаний была отключена САОР от контура многократной принудительной циркуляции. В jtot момент испытания были фактически приостановлены, поскольку диспетчер временно запретил вывод энергоблока из работы. Таким образом, энергоблок остался в работе, но при отключенной системе аварийного охлаждения реакюра, что категорически запрещено правилами эксплуатации реакторов РБМК.-1000. Данный факт важен с психологической точки зрения, поскольку возникла перемежающаяся деятельность операторов, в испытания вклинилась эксплуатационная з<1дача по поддержанию диспетчерского графика. Только в 23 ч 10 ь:ин снижение мощности было продолжено Такам образом, отвлечение от проведения испытаний составило более девяти часов Все это время велась «нормальная» эксплуатация, но прн отключенной защите. Расслабившись в течение этого долгого перерыва, оператор не смог устранить разбаланс измерительной части атомного реактора при отключении локальной системы автоматического регулирования, предусмотренном прерванной программой испытаний блока При этом тепловая мощность реактора упала до отметки 30 МВт, хотя интервал ее значений, установленный для данных испытаний, составляет 700—1000 МВт. Около двух часов ушло на регулирование мощности, которая к 1 ч 00 мин 26 апреля стабилизировалась на уровне 200 МВт.

Операторы сами чрезвычайно затруднили себе задачу дальнейшего повышения мощности, поскольку оставили в активной зоне только семь регулирующих стержней при 30 стержнях, являющихся минимально допустимым числом, обеспечивающим достаточный критический запас реактивности. В этот момент и по показателям пониженной эффективности деятельности операторов, и по фактическому состоянию атомного реактора испытания должны были бить прекращены-Но сказалось отсутствие еще одной, совершенно необходимой и никогда не отключаемой защиты — защиты при неудовлетворительном состоянии и действиях человека-оператора, особенно при условии, что отключена была система авариЙного охлаждения реактора. Таким образом, при отключенных автоматических защитах, котла человек-оператор опнетгя последним оплогом безопасности, было ясно, что он не готов к четким экстренным действиям.

И вес же испытания били продолжены В 1 ч 03 мни и I ч 07 Мин дополнительно к шести главным циркуляционным наессам были включены еще два, с тем чтобы затем четыре работали от турбогенератора в режиме выбега, а четыре оставшихся обеспечили надежное охлаждение активной зоны. Работа насосов с превышением их производительности опасна возможностью вибр„ций магистралей и кавнткнии В этот момент состоялся еще одни тест — экзамен готовности и квалификации операторов, который они также не выдержали, что анозь должно было послужить импульсом для их остранения и прекращения испытаний. Дело в там, что включение дополнительных насосов вызвало увеличение расхода воды через рер.ктор н привело к учепы^еино парообразования, падению давления nap.i и изменению дручих параметров реактора и энерюблока. Операторы пытались, но не сумели в'ручиую отрегулировать эти параметры должным образом. Прн этом, чтобы скрыть свои профессионалыгые огрехи, операторы отключили аварийную защиту по этим пйрлметрам Заметим, что за год до описываемых событий псих0.101 н и инженеры под руководством В. Г. Зазыкина и В. К Ястребова установили, что отбор и подготовка операторов на Чернобыльской АЭС не соответхтвчют согречеиным требованиям. Отсюда следовало, в частности, что никакие рискованные испытания и эксперименты проводиться не должны.

Кроме того, информационнее обеспечении операторов проектировалось без учета требований эргономики Совершенствованию состава, структуры и динамики информацию, непосредственно представляемой операторам, было уделено существенно меньше внимания, чем системе регистрации диагностической информации, которая оказалась полезной для реконструирования хода предавший-ны.х событий, но, увы, не могла помочь в должной степени операторам в те трудные и ответственные секунды. К сожалению, проектировщики РБМК-1000 так и не нашли времени и возможности уделить внимание эргономическим разработкам системы управления реактором, программу которых мы согласовали с ними еще н 1982-1983 гг

Вернемся к событиям 26 апреля 1986 г, Дальнейшее снижение реактивности в 1 н 22 мин 30 с достигло критического значения, но именно в этот момент опе-рзтиииь:й персонал внес'.о того, чтобы отключить энергоблок, начал главную час;ь испытаний.

В 1 ч 23 мин 04 с были перекрыты паровые стоп-краны единственного оставшегося в работе ТГ № 8. Мощность реактора оставалась на утювне около 200 МВт. В это время началось повышение мощности и в 1 ч 23 мин 40 с начальник смены б;:ока дал команду погасить реактор введением всех регулирующих стержней и стержней аварийной заП'.нты Однако стержни заклинились, не дойдя до кон-ценш выключателей, ионьпкл аварийно, обесточив муфты сервоприводов, сбросить стержни под действием силы тяжести успеха не имела В I ч 24 мин раздались два взрыва, разрушившие реактор и вызвавшие пожар

Послодстцпя Чернобылы кон катастрофы общеизвестны. Па основе реконструкции процесса развития аварии на математической модели с использованием длн«ых тнаггюстнческой регистрации параметров (48) можно попытаться проаяа-лнзиров.чть динлмику технологических процессов, их трансформацию и соотнести ее с динамическими возможностями людей.

Было показано [48], что если в течение долгого подготовительного этапа испытаний постоянные времени переходных управляемых процессов, к которым адаптировались операторы, измерялись минутами и десятками минут, то после начала испытания (с момента I ч 23 мин 40 с) постоянные времени многих процессов сократились до 20 с и менее Произошла трансформация структуры контролируемых н управляемых процессов, так что структура состояния и деятельности операторов пришла в полное несоответствие с управляемым объектом и задачами по обеспечению его оезопасности. Гаким образом, операторы, отключив системы аварийной защиты сами оказались не в состоянии управлять энергоблоком. В этих условиях с особой силой прояаилась необходимость специальной организации информационного взаимодействия оператороп с объектом управления в аварийных условиях.

Приходится возвращаться к результатам психологических и эргономических исследований деятельности операторов в условиях реальных аварийных испытаний, которые мы проводили в 1965 г. по разрешению и программе Мосэнерго на первом блоке ТЭЦ-21 Мосэнерго, где были установлены разработанные нами пульт управления и мнемосхема [14 J.

Во время «аварий» было установлено, что постоянные времени основных управляемых процессов лежат в пределах 20 с, поэтому исследования были направлены на поиск методов и средств обеспечения требуемого качества управления быстропротекающими процессами в аварийных условиях.