Operator Control

1
Operator Control
Engineering Psychology

• driver, pilot, production line operator, control
  room operator

Jakub Jura Jakub.jura_at_fs.cvut.cz http//users.fs.c
vut.cz/jurajaku/ing-psych/
2
Outline of this lesson Human-machine system
operation

• Model of the operator
• Information theory
• Types of operator control task
• Demand-Resource Theory
• Flow phenomena
• Reacting time measuring

3
Fukushima
4
Model of the Automatic Control
Control system
action
Sensors
Actors
Controled System
output
5
Model of Operator Control
Human Decision
action
SS
MS
Controled System
output
6
Model of operator control
Operator
Sensoric processes
Motoric processes
Internal proceses
Sensation Perception
Behaviour, Motoric func.
Thinking, decision making, problem solving.
Handlers
Pilot lamps
Controled system
Actors
Sensors
Function and principles of controled sys.
7
Cognitive model of the operator
8
EME power station control room
9
FukushimaNuclear power station
10
Stokehold
11
Highway Dispatching
12
(No Transcript)
13
Information Theory in Operator Control

• A mathematical tool for quantification of the
  informations flow.
• What is information?
• Reduction of uncertainty

Information channel
Receiver
Receiver
Sender
Sender
IS Sended information IR Received
information IT Transmited information
14
Information Theory in Operator Control real
model

• IS Sended information
• IR Received information
• IT Transmited information
• IL Lost information
• INo Nois information

Sender
Receiver
15
Quantification of information

• I -log2 (pi),
• pi is the probability of occurrence of event i

16
Simonovovs theory of emotions

• E Strenght of the emotion
• M Strenght of the motivation
• In Information necessary
• Ia Information accessible
• E M(In-Ia)
• In lt Ia -E negative (unhedoné emotion)
• In gt Ia E positive (hedone emotion)

17
Demand-Resource Theory

• Overload 
• reduce demand
• increase resources
• Underload
• increase demand
• reduce resources

Flow zone
anxiety fear distress
Demands
Axy
Y
Ayy
Axx
X
boredom
Resources
y
x
18
Example of over and under-load of Operator
19
Observability of over and under-load

• Stress or boredom behaviour.
• Uneven rhytm of work.

• Analysis of the pushing of the vigilance
  button.

http//www.prototypy.cz/sergeje/techpop.php
20
(No Transcript)
21
Reacting time

• Basic reaction to basic stimulus.
• Types of stimulus
• Auditive mean value µ(RT-aud) 150 ms
• Visual mean value µ(RT-vis) 200 ms
• Target and nonTarget stimulus
• More reactiones to more stimuluses.
• Reacting with choice
• Plus cca 50 ms to a one choice.

22
Basic task of operator control
Operator
Sensoric proceses
Motorické procesy
Internal proceses
Perception of a signal
Push the button
Decision push the button
Button
Lamp
Controled system
Aktors
Sensors
Functional principles of controled sys.
23
Reacting time measuring schemaSimple signal ?
simple reaction
Reaction time
Signal
Button
24
Reacting time measuring schemaTarget end
nonTarget signal ? simple reaction
Reaction time
Non Target Signal
Target Signal
Button
Non Target Signal
25
Reacting time measuring schemaTarget end non
Target signal ? simple reaction
Reaction time
Signal A
Signal B
Button B
Button A
Signal C
Button C
26

• http//www.humanbenchmark.com/tests/reactiontime/i
  ndex.php

27
Cognitive disonance (Leon Festinger )
B
Incline to B
Inconsistent contentents
Incline to A
A
C
Add the integrate concept

• Holding conflicting ideas simultaneously.
• People have a motivational drive to reduce
  dissonance.
• Dissonance is reduced by
• changing attitudes, beliefs
• justifying, blaming, denying
• The Fox and the Grapes  fox sees some
  high-hanging grapes and wishes to eat them. When
  the fox is unable to think of a way to reach
  them, he surmises that the grapes are probably
  not worth eating, as they must not be ripe or
  that they are sour.

28
Decision Making

• typy rešení problému (problem solving) Kostr
• vedomí proces, pri kterém redukujeme rozdíl mezi
  existující a požadovanou situací.
• programové
• neprogramové
• Modes of inquiry (kognitivní aktivity)
• silný analytický experiment (fyzika) zjištování
  neznámých okolností
• stredne silný analytický experiment (biologie,
  psychologie, sociologie, zemedelství) používá
  logiku a statistickou inferenci
• slabý analytický experiment kavaziexperimenty,
  prehledová šetrení
• silné kvaziracionální usuzování stat. analýza,
  MSM, analýza usuzování
• stredne slabé kvaziracionální usuzování
  intuitivní užívání poznatku
• slabé kvaziracionální usuzování laické rešení
  nakonec vubec nevíme jakými postupy jsme došli
  k rešení, implicitní logika, nemanipulujeme
  s promennými, nejasná datová základna.
• 1,2,3 aktivní pristup k manipulaci s promennými
• Postup
• identifikace problému
• generování alternativních rešení
• výber rešení
• aplikace rešení a jeho hodnocení

29
Confusion

• Percept and concept stroop efect
• Say the word loudly.
• Say the word whisper loudly.

30
Stroop efect

• Blue

31

• Green

32

• white

33

• Yellow

34

• mangeta

35

• Blue

36

• Green

37

• Green

38
Industrial acident

• Chemical
• Bhopal
• Minamata
• Seveso
• Nuclear
• Fukushima
• Chernobyl
• Three Mile Island
• Windscale
• Explosive
• D
• D

39

• Stroopuv efekt
• Pokud ctu název barvy, bez ohledu na barvu textu
  je reakcní cas kratší, než když ríkám název
  barvy , v které je text napsán bez ohledu na
  obsah textu.
• Determinace zkušenosti a ucení.
• Stroopuv pokus-interference ctení s barvou
• Stroopuv efekt-Roberta Klatzky 1935-analýza
  procesu obs.automatizované složky,
  automatizace-vulí neovlivnitelná-pri dešifrování
  predmetu a slov-barva slova- tento jev pri
  soubehu pomal a rychlého procesu
• Badatelka americka se zabyva procesy vnimani,
  ktere jsou nepristupne nasi vedome zkusenosti.
  Analyza procesu obsahujicich automatizovane
  slozky (dovednosti).Takove automatizaci nelze
  volni regulaci zamezit, muzeme sledovat pri
  desifravanipredmetu a slov-Stroopuv efekt.

40

• osobní casová rovnice
• casové diskrepance pri Wundtových (Lipsko)
  komplikacních pokusech.. ZO má pri zazvonení
  zvonku udat polohu rucicky na ciferníku. ZO
  obvykle udávají drívejší polohu rucicky, než jaká
  byla pri úderu zvonku, to znamená že dochází
  k casovému posunutí
• Rozdíly mezi polohou rucicky a údajem ZO vykazují
  znacnou individuální variabilitu.
• Zachycuje zmeny v casovém prubehu cinnosti
• Dále se na pozornosti zkoumá 1. intenzita, 2.
  kolísání, 3. odklonitelnost.
• Stern vliv minulých zkušeností na soucasné
  prožívání casu.

41

• závislost x nezávislost na poli Witkun 1948, 1962
• Jedná se o kognitivní styl field independece /
  dependece
• Úcinnost nápovedí z vnitrního a vnejšího
  prostredí.
• RFT (Rod-and-Frame-Test) je svítící pruh ve
  vertikální poloze v rámu. Rám i ZO mení plánovite
  svou polohu.
• Prokázalo se, že lépe se pri pilotáži v mlze
  osvedcují nezávislí na poli. Ženy a deti bývají
  více závislé na poli. Lidé závislí na poli mají
  vetší tendenci orientovat se na spolecenské
  prostredí.

42

• podprahové vnímání
• Podnet nevede ke zjistitelné (uvedomitelné)
  reakci.
• Vernon vedomí je jen okrajové
• Miller pokus se Zennerovými kartami (kolecko,
  krížek, vlnovka,..Vubec jsi to nezaregistroval,
  ale byl jsi schopen odpovedet co na karticce
  bylo.
• Napríklad na tachistoskopu (nestihne
  zaregistrovat), nebo pri nutnosti rozdelit
  pozornost